一氧化氮（NO）调节血管张力和线粒体呼吸。我们验证了如下假说：糖尿病大鼠肾皮质中NO浓度降低，介导了肾皮质血流灌注和氧分压（PO₂）的下降。对链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠和对照大鼠分别注射L-精氨酸，随后注射Nω-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）。使用微传感器测量NO和PO₂，通过激光多普勒血流仪记录局部血流量。采用高效液相色谱法分析血浆精氨酸和不对称二甲基精氨酸（ADMA）。L-精氨酸使糖尿病动物的皮质NO浓度升高更多，而血流变化相似。L-NAME使对照动物的NO降低87±15 nmol/l，而糖尿病动物仅降低45±7 nmol/l。L-NAME使糖尿病动物的血流灌注下降更多，但仅影响对照动物的PO₂。糖尿病动物的血浆精氨酸显著降低（79.7±6.7 vs. 127.9±3.9 mmol/l），而ADMA无变化。糖尿病动物肾皮质NO浓度在L-精氨酸注射后升高更明显，L-NAME注射后NO下降更小，且血浆精氨酸降低，这些结果表明糖尿病动物肾皮质NO合成存在底物限制。这揭示了一种糖尿病诱导的肾脏氧代谢和局部血流调节改变的新机制。


一氧化氮（NO）调节阻力血管的血管张力，从而调控大多数毛细血管床的血流灌注。全身性NO合酶（NOS）抑制可降低肾皮质和髓质的肾血流灌注，并升高平均动脉血压。先前的体外研究也表明，NO是细胞色素氧化酶（线粒体末端电子受体）水平氧气消耗的有效竞争性抑制剂。因此，NO对氧气消耗的抑制程度在低氧条件下会增强。


长期高血糖与氧化应激增加相关，即活性氧（ROS）产生增加。ROS可与NO反应形成过氧亚硝酸盐，从而降低NO的生物利用度。NO的生物利用度和过氧亚硝酸盐的形成也高度依赖于超氧化物歧化酶。因此，NO作用降低被认为与显性糖尿病相关的肾皮质细胞氧消耗增加密切相关。此外，内源性竞争性NOS抑制剂——不对称二甲基精氨酸（ADMA）在血管并发症发展中的作用在过去几十年中获得了越来越多的支持。


由于NO通过调节血管张力和血压以及抑制细胞氧消耗来调控组织氧的输送，NO活性的改变可能促进糖尿病诱导的肾脏缺氧的发展。本研究旨在探讨糖尿病是否引起肾皮质NO浓度的改变，如果是，研究其对肾皮质血流灌注和氧合的影响。


研究设计与方法


实验选用体重250–330 g的雄性Wistar-Furth近交系大鼠，购自B&K Universal公司（瑞典索尔纳）。动物在整个研究期间自由饮水和摄食标准大鼠饲料（R3；Ewos公司，瑞典南泰利耶）。所有实验均经乌普萨拉大学当地动物伦理委员会批准。


糖尿病诱导。 通过尾静脉注射链脲佐菌素（STZ；45 mg/kg体重；Sigma-Aldrich公司，美国密苏里州圣路易斯）诱导糖尿病。若STZ注射后24小时内血糖浓度升高至≥15 mmol/l且持续升高，则判定为糖尿病。所有动物均通过尾尖采血，使用试剂条（MediSense公司，美国马萨诸塞州贝德福德）测定血糖浓度。


手术操作。 分组后4周，所有动物经腹腔注射硫代丁巴比妥麻醉（非糖尿病动物120 mg/kg体重，糖尿病动物80 mg/kg体重；Inactin；Sigma-Aldrich公司），置于37°C恒温手术台上，行气管切开术。在右侧股动脉和股静脉置入聚乙烯导管。动脉导管用于监测血压（Statham P23dB；Statham Laboratories公司，美国加利福尼亚州洛杉矶）。静脉导管用于输注林格液以补偿体液丢失及输注药物。膀胱置管引流尿液。通过左侧肋下切口暴露左肾，将其固定于塑料杯中，用浸有生理盐水的棉絮包埋。肾表面覆盖石蜡油（Apoteksbolaget公司，瑞典哥德堡）以防蒸发。左输尿管置管收集尿液以备后续分析。


肾NO活性、血流灌注和氧张力的同步测量。 动物恢复60分钟后，进行3个20分钟的测量周期。对照测量20分钟后，单次静脉注射NO底物L-精氨酸（50 mg/kg体重；Sigma-Aldrich公司）。再过20分钟后，注射非特异性NOS抑制剂Nω-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME；Sigma-Aldrich公司；10 mg/kg体重静脉注射）。通过菊粉清除率估算肾小球滤过率（GFR）。为此，将[³H]菊粉（185 kBq/ml；American Radiolabeled Company公司，美国密苏里州圣路易斯）溶于生理盐水，先给予185 kBq的负荷剂量，然后持续输注（5 ml·kg⁻¹·h⁻¹静脉注射）。采集尿液和动脉血样本以备后续分析。