碘克沙醇对不同周龄自发性高血压大鼠肾血流量及血氧含量的影响

陈志远 ，杨逸铭，周懂晶，李松娜，欧阳舒曼，阳 宇，刘玉品

（广州中医药大学第二附属医院①放射科，②病理科，广东 广州 510120）

随着影像学检查和介入治疗在临床中的广泛开展，碘对比剂的使用率越来越高，对比剂肾病（contrast induced nephropathy，CIN）的发生率也随之增加，成为医源性急性肾损伤的第三大病因，仅次于手术和肾毒性药物，约占院内获得性肾损伤的10%［1］，可导致住院时间延长、医疗费用增加、需透析及死亡率增加等后果，给患者造成极大的危害［2］。高血压是CIN 的危险因素，可独立或协同其他危险因素加速CIN 的进展［3-4］。笔者通过研究不同周龄、不同血压水平的自发性高血压（spontaneously hypertensive rat，SH）大鼠注射碘克沙醇后肾血流量及血氧含量的差异，探讨不同血压水平对CIN 发生及发展的影响，为临床预防高血压患者发生CIN 提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 一般材料 2016 年6 月自北京维通利华实验动物技术有限公司购入SH 大鼠40 只，均为雄性，其中5 周龄及10 周龄各20 只（合格证号：1140070015 9033）。本研究经广州中医药大学第二临床医学院动物伦理委员会批准（批准文号：2016038），实验过程中严格遵守实验动物伦理福利原则。40 只SH 大鼠在广州中医药大学第二临床医学院动物中心进行饲养，饲养条件：室温22～25 ℃，SPF 级动物饲料喂养，自由摄食饮水。饲养1 周后进行实验。6 周龄及11周龄SH 大鼠均随机分为5 组，每组4 只。扫描前4 h所有大鼠均禁食不禁水。扫描前10～20 min 使用2%戊巴比妥钠（北京普博斯生物科技有限公司），剂量0.3 mL/100 g 体质量行腹腔麻醉，待麻醉成功后经尾静脉分别按0.6 mL/100 g 体质量注射碘对比剂碘克沙醇注射液（江苏恒瑞医药股份有限公司，规格100 mL/瓶，碘浓度320 mg/mL），分别于20 min、24 h、48 h、72 h 及7 d 行MRI 扫描。扫描结束后经腹主动脉穿刺抽血行血尿素及血肌酐检查。之后过量麻醉处死大鼠，取双肾行病理组织学观察、评分。

1.2 仪器与方法 使用GE 3.0 T Signa/Excite MRI扫描仪和50 mm Birdcage 动物实验专用线圈。扫描时大鼠取仰卧位，头先进，腹部位于线圈中央。扫描参数及序列：T1WI 横断位FSE-XL/90，TR 500.0 ms，TE 13.3 ms，带宽15.6 kHz，视野10.0 cm×7.0 cm，层厚2.0 mm，层距0.2 mm，层数8 层，矩阵288×192，激励次数4.0。T2WI 横断位及冠状位FSE-XL/90，TR 3 500.0 ms，TE 125.8 ms，带宽62.5 kHz，视野10.0 cm×7.5 cm，层厚2.0 mm，层距0.2 mm，层数8 层，矩阵288×192，NEX 6.0。冠状位BOLD-fMRI 多次快速梯度回波（MFGRE）序列，TR 100.0 ms，TE 4.0 ms，带宽31.3 kHz，视野10.0 cm×10.0 cm，层厚2.2 mm，层距0.2 mm，矩阵96×96，NEX 8.0。冠状位动脉自旋标记（ASL）-fMRI 使用流动敏感交互反转恢复技术及单激发快速自旋回波序列（single-shot fast spin echo，SSFSE），TR 2 453.0 ms，TE 119.8 ms，带宽83.3 kHz，视野10.0 cm×10.0 cm，层厚2.0 mm，层距0.2 mm，层数8 层×10（80 images），矩阵128×128，激 励次数0.56。

1.3 ASL 及BOLD 图像处理及数据分析 使用GE ADW4.3 工作站functool 软件进行图像分析及数据处理。在ASL MRI 图像上分别测量肾皮质、外髓及内髓的血流量值。在BOLD MRI 图像上分别测量肾皮质、外髓及内髓的T2*值，后计算R2*值，R2*=1/T2*。测量时选取皮髓质分界清晰层面，避开肉眼所见大血管及伪影，尽可能减少噪声及部分容积效应的影响，采用手绘法放置ROI，大小1.5～3.0 mm2，至少包含5 个像素，通过复制、粘贴的方法保证ROI 大小、形状完全一致。在肾皮质、外髓及内髓的上、中、下极水平分别测量1 个ROI，取其平均值为该部分肾组织的血流量值或R2*值。所有数值均由同一位医师测量（图1）。

1.4 大鼠肾脏肾小管病理损伤评分 肾脏组织取材后置于福尔马林溶液中浸泡，石蜡包埋及HE 染色切片，参照PALLER 等［5］的病理评分标准评分：①肾小管明显扩张、细胞扁平为1 分；②刷状缘损伤为1分，脱落为2 分；③细胞膜大泡为1 分，细胞浆空泡为1 分；④间质水肿为1 分；⑤肾小管腔内有脱落的坏死细胞未形成管型或碎片为1 分，形成管型或碎片为2 分。总评分越高，提示肾脏组织损伤越严重。

1.5 统计学方法 使用SPSS 24.0 统计软件对2 组资料进行分析。符合正态分布者使用独立样本t 检验，不符合正态分布的使用Mann-Whitney U 检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

图1 a～1c 分别为自发性高血压大鼠肾脏冠状位T2WI 图像、动脉自旋标记（ASL）图像和BOLD 图像，T2WI 冠状位图像清楚显示肾皮质、外髓及内髓结构；通过勾画ROI 的方法可直接在ASL 和BOLD 图像上测得肾皮质、外髓及内髓的血氧含量（R2*值）和血流量值

2.1 2 组体质量比较 6 周龄及11 周龄SH 大鼠入组体质量分别为（151.90±10.74）、（208.25±7.65）g，2组差异有统计学意义（P＜0.001）；6 周龄及11 周龄时SH 大鼠体质量分别为（175.75±20.52）、（224.70±13.05）g，2 组差异有统计学意义（P＜0.001）。2 组体质量在各MRI 扫描时间点比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），11 周龄SH 大鼠体质量明显较6 周龄大。

2.2 注射碘克沙醇后2 组肾血流量及R2*值比较注射碘克沙醇后相对于6 周龄组，11 周龄组SH 大鼠肾皮质的总R2*值升高更明显，总血流量降低更明显，局部组织缺血更严重。而2 组肾外髓、内髓的总R2*及总血流量值差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表1）。

表1 2 组R2*及肾血流量值比较（±s）

表1 2 组R2*及肾血流量值比较（±s）

注：R2*，血氧含量。

2 组间肾皮质R2*值在20 min、24 h 及7 d 比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），11 周龄组均较6周龄组明显升高，而48、72 h 差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表2）。2 组肾皮质血流量值在20 min时间点比较差异有统计学意义（P＜0.05），且11 周龄组较6 周龄组明显降低，而24 h、48 h、72 h 及7 d差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表3）。

表2 2 组各检查时间点肾皮质R2* 值比较（Hz，±s）

表2 2 组各检查时间点肾皮质R2* 值比较（Hz，±s）

表3 2 组各检查时间点肾皮质血流量值比较［mL/（100g·min），±s］

表3 2 组各检查时间点肾皮质血流量值比较［mL/（100g·min），±s］

2.3 2 组血清学检查比较 6 周龄及11 周龄SH 大鼠的血尿素分别为（5.85±1.42）、（6.95±1.77）mmol/L，血肌酐分别为（19.30±2.96）、（24.94±4.67）μmol/L，2组差异均有统计学意义（均P＜0.05）。2 组血尿素在20 min 及24 h 时间点差异均有统计学意义（P=0.013，0.020），11 周龄组较6 周龄组明显升高，而48 h、72 h及7 d 2 组差异均无统计学意义（均P＞0.05）。2 组血肌酐在20 min 及7 d 时间点差异均有统计学意义（P=0.003，0.009），11周龄组较6周龄组明显升高，而24 h、48 h、72 h 2 组差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

2.4 2 组肾小管损伤病理评分比较 6 周龄组及11周龄组SH 大鼠的病理学评分分别为（2.23±1.23）、（3.88±1.30）分，11 周龄组评分较6 周龄组明显升高（P＜0.001）。

3 讨论

SH 大鼠是具有100%高血压自发率的大鼠品种，其高血压发病机制与人类相似，被广泛应用于原发性高血压疾病及并发症的研究中。SH 大鼠的血压在6 周左右开始升高，在12 周左右形成稳态的高血压，根据林琳等［6］的测量数据，6 周龄SH 大鼠血压为（138.92±4.80）mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），11 周龄SH 大鼠血压为（172.90±17.24）mm Hg。因此，使用6 周龄与11 周龄SH 大鼠进行实验可大概模拟人体处于轻度高血压与中高度高血压状态下碘克沙醇对比剂对肾脏血流量、R2*和肾功能的影响。

有研究［7-11］证实，MRI ASL 与BOLD MRI 成像可在活体内无创检测肾脏组织的血流量及氧合状态。ASL 的参数血流量值可实时反映肾组织血流状况，其越低提示血流量越少，局部组织缺血状况越严重［12］。而BOLD 的参数R2*值与组织内脱氧血红蛋白浓度成正比，可反映肾组织的氧合状态［13-15］，其数值越高提示氧合状态越差，局部组织缺氧越严重。组织缺氧可能是由于血流量减少或氧消耗增加所致，因此，R2*结合肾血流量分析有助于了解CIN 发生的原因及机制。

本研究显示，注射碘克沙醇后6 周龄与11 周龄SH 大鼠肾皮质的R2*值及血流量值差异均有统计学意义，而肾外髓、内髓的R2*值及血流量值差异均无统计学意义。11 周龄SH 大鼠肾皮质血流量值较6周龄SH 大鼠降低更明显，原因可能与高血压引起的神经-体液因素改变相关，高血压可导致血管交感神经兴奋，肾素-血管紧张素分泌增加，引起肾入球动脉及出球动脉收缩，血压越高，则动脉收缩更明显，从而导致血压更高的11 周龄SH 大鼠注射对比剂后肾皮质血流量下降较6 周龄SH 大鼠更明显。李锦［16］研究发现，4 周龄SH 大鼠肾组织未见明显结构异常改变，而12 周龄SH 大鼠肾组织出现肾小动脉管壁增粗，部分肾小球代偿性肥大、肾小管扩张及肾间质纤维化等肾损伤改变，可能为长期高血压引起的慢性肾功能损害，这些因素也可能导致肾小动脉管腔受压变窄，加重肾血流下降的程度。11 周龄组SH 大鼠的肾皮质R2*值较6 周龄SH 大鼠升高更明显，提示肾皮质局部氧含量下降更显著。局部肾皮质缺血程度更高可能与肾皮质血流量降低更加显著有关，这在20 min MRI 检查时间点所示的肾皮质R2*同步血流量的下降得到表现。虽然在24 h 及7 d时间点，2 组血流量值差异无统计学意义，但11 周龄组的肾皮质R2*较6 周龄组明显升高，提示除血流量影响外，其肾皮质耗氧量也较6 周龄组明显，原因可能为血压较高的11 周龄SH 大鼠合并了更严重的肾损害导致局部组织需氧量增多所致。

血清学检查显示，11 周龄组SH 大鼠的血尿素及肌酐值较6 周龄SH 大鼠均升高明显，提示肾功能损伤更严重，肾组织标本的病理评分更高也证实了这一点。血尿素与肌酐均能即时反映出注射对比剂后肾组织出现的早期损伤，表现为数值迅速上升。但11 周龄组的血肌酐在7 d 时再次出现明显上升，这与肾皮质R2*值在该时间点的再次升高一致，提示11周龄组SH 大鼠注射碘克沙醇后促进了慢性肾损伤，而血尿素并不能准确反映这一改变。

本研究不足之处：①样本量偏小，仍需多中心大数据进一步验证。②由于设备限制，未对SH 大鼠血压进行实时检测，仅对比轻度与中高度高血压状态下碘克沙醇对比剂对肾脏血流量、R2*和肾功能的影响，并未研究精确血压值与CIN 的关系，可认为忽略2 组SH 大鼠精确血压值并不对研究结果造成明显影响。

综上所述，注射碘克沙醇后11 周龄SH 大鼠的肾皮质血流量及血氧含量均明显下降，说明血压水平更高的SH 大鼠肾功能损伤更严重，并经血清学检查及组织病理学证实。因此，高血压患者使用药物降压后再注射碘对比剂，可能会降低CIN 的发生风险。