腎臟毒理學演示文稿

腎臟毒理學演示文稿當前第1頁\共有44頁\編于星期日\13點優(yōu)選腎臟毒理學當前第2頁\共有44頁\編于星期日\13點(一)腎臟是毒物的重要靶器官

腎臟在排泄廢物、調(diào)節(jié)細胞外液容量、電解質(zhì)和酸堿平衡上起了很重要的作用，也參與一些激素的合成和釋放，如腎素和紅細胞生成素，以及維生素Ｄ的活化。毒物不但直接影響腎臟功能，也間接影響全身生理功能。腎臟有較強的代償功能和多種解毒功能。當前第3頁\共有44頁\編于星期日\13點(二)引起腎毒性的化學物１.金屬和類金屬鎘、鉍、鋰、汞、鉈、金、鎵、銦、鉛、鎳、鉻、銻、硅、砷及砷化氫等。２.有機溶劑鹵代烴類（溴二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、二溴氯丙烷、1,2-二溴乙烷、1,2-二氯乙烷、環(huán)氯丁二烯、戊氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氟乙烯等）、芳香烴類（甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、聯(lián)苯等）、脂肪烴類（汽油、煤油、柴油等）、脂環(huán)烴類（潤滑油、松節(jié)油、環(huán)乙烷等）當前第4頁\共有44頁\編于星期日\13點3.農(nóng)藥五氯苯酚、百草枯、敵草快、氯丹、甲醚菊酯、氟乙酰胺等。4.生物毒物黃曲霉素Ｂ、桔霉素、細菌內(nèi)毒素、蛇毒等。5.藥物慶大霉素、萬古霉素、頭孢菌素、甘露醇、絲裂霉素、非那西丁等。6.其他毒物苯酚、乙烯二乙二醇、二乙烯乙二醇、乙醛、環(huán)氧丙烷、睛化物、亞硝胺等。當前第5頁\共有44頁\編于星期日\13點三腎臟對毒物的易感性

皮質(zhì)接受腎臟總血流量94%，化學物可隨血流到達腎皮質(zhì)。化學物重吸收后在腎小管中被濃縮，使某些在血漿里無毒的化學物在腎小管內(nèi)達到有毒的濃度水平；使一些相對不可溶的化學物在腎小管的管腔內(nèi)沉積而引起阻塞，進而產(chǎn)生急性腎功能衰竭；當前第6頁\共有44頁\編于星期日\13點在腎臟中化學物（或是在其他臟器中代謝的代謝產(chǎn)物）可轉化成活性基團，與蛋白質(zhì)發(fā)生共價結合或啟動脂質(zhì)過氧化，造成細胞損傷。腎臟中外源性化學物代謝酶（如P-450，谷胱甘肽轉硫酶）比肝臟中少。酶在腎臟不同節(jié)段中有很大差異，所以往往在一些節(jié)段中腎臟酶的作用有較強的活性。腎臟的損傷部位既代表了化學物蓄積的部位，也代表了這些活化化學物的酶的定位。

當前第7頁\共有44頁\編于星期日\13點二.腎臟結構與功能的生物學基礎腎是實質(zhì)器官。外層為皮質(zhì)，內(nèi)層為髓質(zhì)。髓質(zhì)由腎錐體組成，開口于腎小盞，腎小盞合成腎盂，腎盂向下逐漸縮小續(xù)于輸尿管。腎單位是腎臟結構和功能的基本單位，它與集合管共同完成泌尿功能。腎臟基本生理功能包括排泄廢物、調(diào)節(jié)體液以及酸堿平衡、分泌激素。維持機體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，保證新陳代謝正常進行。

當前第8頁\共有44頁\編于星期日\13點當前第9頁\共有44頁\編于星期日\13點（一）腎小球的濾過功能（二）腎臟吸收和分泌(三)逆流放大系統(tǒng)和尿液濃縮機制（四）腎臟中外源化學物的生物轉化當前第10頁\共有44頁\編于星期日\13點●濾過膜指腎小球毛細血管內(nèi)的血液與腎小囊中超濾液之間的隔膜。濾過的結構基礎—濾過膜1、濾過膜的組成●三層結構內(nèi)層為毛細血管的內(nèi)皮細胞層，對血漿蛋白不起屏障作用中間為非細胞性的基膜層，水及部分溶質(zhì)可以通過，但限制大分子的血漿蛋白質(zhì)濾出，是濾過膜中主要的屏障；外層是腎小囊皮細胞，由突起的足細胞構成?！褡饔芒贆C械性屏障②電荷屏障

當前第11頁\共有44頁\編于星期日\13點當前第12頁\共有44頁\編于星期日\13點當前第13頁\共有44頁\編于星期日\13點腎結構示意圖當前第14頁\共有44頁\編于星期日\13點

（一）腎單位和集合管

當前第15頁\共有44頁\編于星期日\13點（四）腎臟中外源化學物的生物轉化在肝臟中存在的代謝酶基本上在腎臟亦可出現(xiàn)，含量相對較低。如細胞色素P-450在腎臟皮質(zhì)含量相當肝臟1/5。腎臟中細胞色素P-450與肝臟并不相同，吸收峰為452～454nm，肝臟450nm。當前第16頁\共有44頁\編于星期日\13點腎臟對外源化學物的代謝轉化具有兩方面作用：（重點掌握）——代謝解毒和代謝活化一方面，外源化學物在腎臟進行代謝轉化過程中形成對腎臟具有損害作用的代謝物:例如氯仿可經(jīng)代謝活化形成光氣；對乙酰胺基酚在腎臟中被代謝轉化，經(jīng)脫乙酰反應形成對氨基酚；大量對乙酰氨基酚進入機體時，引起腎臟壞死。溴苯在腎臟中可經(jīng)代謝轉化形成鄰溴苯酚，可降低腎臟中谷胱甘肽含量，造成腎臟壞死。當前第17頁\共有44頁\編于星期日\13點另一方面腎臟的代謝轉化具有在肝外代謝中的解毒作用，腎臟中含有催化葡萄糖醛酸結合、硫酸結合和谷胱甘肽結合的酶類，借此可消除或減少這些腎臟毒物對腎臟的損害，多數(shù)物質(zhì)經(jīng)過腎臟內(nèi)的代謝降解毒性下降。當前第18頁\共有44頁\編于星期日\13點三．中毒性腎損傷的部位與類型(一)腎小球損傷(二)腎近曲小管損傷(三)髓袢，遠曲小管及集合管損傷(四)腎臟疾病分類當前第19頁\共有44頁\編于星期日\13點(一)腎小球損傷腎小球是腎臟最先接觸毒物的部位，但很少毒物能引起腎小球結構的損傷。腎小球的損傷主要是小球膜上的一些成分與毒物間相互作用的結果，如慶大霉素造成腎小球濾過率的減少是由于氨基糖苷的陽離子和內(nèi)皮細胞的陰離子部位的靜電相互作用,改變了腎小球的帶電狀態(tài),影響了內(nèi)皮細胞濾膜的大小與數(shù)目。毒物可以直接損傷腎小球上皮細胞和腎小球毛細血管膜。免疫復合物可以摻入到小球內(nèi)部與補體相結合。毒物也可以作為半抗原，與小球蛋白相結合成為全抗原，在小球中形成免疫沉積物。當前第20頁\共有44頁\編于星期日\13點CompanyLogo(一)腎小球損傷毒性機制1.毒物改變腎小球的帶電狀態(tài)，影響內(nèi)皮細胞濾膜的大小和數(shù)目，導致腎小球率過濾減少。2.毒物直接損傷腎小球上皮細胞和毛細血管膜。3.毒物可作為半Ag+小球蛋白全Ag刺激抗Ab產(chǎn)生形成免疫復合物沉積在腎小球當前第21頁\共有44頁\編于星期日\13點(二)腎近曲小管損傷（重點掌握）近端小管在保持體內(nèi)電解質(zhì)平衡中起著決定性的作用。腎近曲小管是腎性毒物引起腎臟損傷最常見的部位，主要與毒物在近曲小管內(nèi)選擇性蓄積有關，上皮細胞不夠緊密，毒物更易滲入到近曲小管細胞內(nèi)。此處發(fā)生轉運和蓄積。細胞色素P-450和胱氨酸結合-溶酶的活性毒物在腎臟中的轉運和蓄積是毒物引起腎臟毒性的必要條件，還可能取決于細胞靶部位的反應能力。當前第22頁\共有44頁\編于星期日\13點細胞色素P-450和胱氨酸結合-溶酶的活性也是增加腎近曲小管易感性的一個因素，這兩個酶主要在腎近曲小管內(nèi)催化毒物代謝轉化，而在腎單位的其它部位幾乎無此作用。有些毒物需要由這些酶活化，如氯仿需要細胞色素P-450，鹵烷Ｓ-結合物需要胱氨酸結合-溶酶。當前第23頁\共有44頁\編于星期日\13點(三)髓袢，遠曲小管及集合管損傷遠端小管將髓袢升支粗段連接起源于腎皮質(zhì)的集合管部分。遠端小管的功能主要是離子和水的重吸收，與近曲小管相比，化學物造成其它一些片段的損傷較少見，主要表現(xiàn)為濃縮和酸化能力受損，而造成多尿的機制也不盡相同。順鉑在引起髓襻撥和集合管的濃縮功能損傷，造成對抗利尿激素的耐受。當前第24頁\共有44頁\編于星期日\13點(四)腎臟疾病分類按腎臟主要的解剖結構（如腎小球、腎小管、間質(zhì)、血管），與重要的臨床綜合癥聯(lián)系起來。腎臟毒物可能具有多個腎臟靶部位，損傷表現(xiàn)可有多種臨床綜合癥。1.免疫介導腎小球疾病2.直接腎小球損傷3.急性腎小管損傷4.急性間質(zhì)性腎炎5.慢性間質(zhì)性腎炎（CIN）

當前第25頁\共有44頁\編于星期日\13點四．腎臟的毒性作用機制(一)細胞死亡凋亡壞死一般腎性毒作用都是由細胞壞死而引起細胞死亡。當前第26頁\共有44頁\編于星期日\13點(二)活性中間代謝產(chǎn)物毒物引起細胞損傷可有不同的機制，有些毒物能直接與細胞大分子相結合而造成毒作用，如汞和細胞的巰基相結合。但有些化學物本身并無毒性，只有生物轉化成活性中間代謝產(chǎn)物才有毒性。當前第27頁\共有44頁\編于星期日\13點(三)細胞容積和離子內(nèi)穩(wěn)態(tài)毒物一般都是通過與細胞膜作用，增加離子通透性和抑制能量產(chǎn)生而影響細胞容積和離子內(nèi)穩(wěn)態(tài)。正常情況下膜的轉運可維持細胞內(nèi)離子的平衡和跨膜離子運動，ATP的失代償可以抑制膜的轉運。隨著ATP的耗竭，鈉鉀ATP酶活性受抑制，引起鉀外流，鈉氯內(nèi)流，細胞腫脹，最終細胞溶解。當前第28頁\共有44頁\編于星期日\13點(四)細胞骨架和細胞極性毒物可以引起一些早期膜完整性的變化，如刷狀緣的喪失，漿膜變性和細胞極性的改變。這可能與毒物誘發(fā)的細胞骨架改變有關。近曲小管有明顯的極性，在毒物作用下，由于能量代謝紊亂，骨架的重排，導致近曲小管的極性破壞。

當前第29頁\共有44頁\編于星期日\13點(五)鈣的內(nèi)穩(wěn)態(tài)鈣作為第二信使在很多細胞功能中起到了很重要的作用。鈣離子在腎細胞內(nèi)的分布很復雜，它不但可以與大分子相結合，也可存在亞細胞房室中。細胞內(nèi)游離鈣水平的升高能活化一些鈣離子依賴性酶，如磷酯酶和蛋白酶造成細胞骨架和一些與收縮有關成分的功能。當前第30頁\共有44頁\編于星期日\13點五.腎損害的檢測與評價單獨使用體內(nèi)或體外的方法研究化學物的毒性是不能解決需要回答的所有問題。腎毒性評價的整體性方法也要求與離體研究相結合。不僅用不同種系的動物，也要結合人群臨床及流行病學研究。當前第31頁\共有44頁\編于星期日\13點（一）整體實驗1.腎臟濃縮-稀釋試驗2.尿成份的改變3.腎小球濾過率（GFR）測定4.形態(tài)學和酶組織化學檢查當前第32頁\共有44頁\編于星期日\13點1.腎臟濃縮-稀釋試驗此項功能測定一般先做濃縮試驗，再做稀釋試驗，兩項試驗的間隔時間需24小時。對人體做試驗時，在禁水一定時間后，尿比重應在1.020以上，而稀釋試驗至少應有一次尿液比重低于1.003。如果某種化學物引起尿量增多伴尿比重下降，提示腎臟濃縮功能受到損害，可能是由于抗利尿激素分泌不足或釋放障礙。動物試驗中，尤其是對于小動物，因尿量少不便測定尿比重，可粗略地用尿量來反映其濃縮能力。當前第33頁\共有44頁\編于星期日\13點2.尿成份的改變(1)尿蛋白(2)尿糖(3)尿酶當前第34頁\共有44頁\編于星期日\13點(1)尿蛋白生理情況:

原尿中未被腎小管完全吸收的少量小分子蛋白質(zhì)，部分來自腎小管脫落的細胞等病理狀況:大分子蛋白（如白蛋白）為主或出現(xiàn)大量蛋白質(zhì)，提示腎小球的選擇性濾過功能障礙或結構不完整大量小分子蛋白（常見的如

2-微球蛋白和視黃醇結合蛋白）為主，則提示損傷部位主要在近曲小管當前第35頁\共有44頁\編于星期日\13點(2)尿糖生理狀態(tài)

原尿中葡萄糖濃度未超過腎閾時，能被腎小管全部吸收病理狀態(tài)

血糖不高而出現(xiàn)尿中葡萄糖濃度增高，提示腎小管功能障礙當前第36頁\共有44頁\編于星期日\13點(3)尿酶生理狀態(tài)1）血漿中的酶：

一般分子量低（80,000）經(jīng)腎小球濾過后，其中極少數(shù)未被腎小管吸收，可在尿中檢出，含量少；2）腎單位各部分細胞的脫落、溶解：尤其是富含酶的腎小管上皮細胞，是尿酶的主要來源；3）泌尿道上皮細胞內(nèi)含的酶當前第37頁\共有44頁\編于星期日\13點(3)尿酶

病理表現(xiàn)

尿酶是腎損害早期和敏感的指標之一。不同的酶來自于腎臟的不同部位，可以作為腎臟損害的標記酶1）堿性磷酸酶和-谷氨酰轉移酶活性增高，提示刷狀緣受到損害2）乳酸脫氫酶和谷氨酸脫氫酶分別存在于細胞漿和線粒體，活性增高則提示可能有廣泛的細胞損傷當前第38頁\共有44頁\編于星期日\13點3.腎小球濾過率（GFR）測定腎小球濾過率直接通過測定菊糖或內(nèi)生肌酐清除率，也可間接地用測定血中肌酐或血尿素氮。當前第39頁\共有44頁\編于星期日\13點4.形態(tài)學和酶組織化學檢查作急性或慢性毒性試驗結束時，需常規(guī)稱量腎臟和體重，計算臟器系數(shù)，臟器系數(shù)改變，提示可能有腎臟損害。此外，大體檢查還能發(fā)現(xiàn)腎臟有無充血、水腫、纖維化等病理改變。光鏡和電鏡檢查能發(fā)現(xiàn)腎臟在組織學以及亞細胞水平上損害的部位、范圍、性質(zhì)、形態(tài)學特征以及嚴重的程度。酶組織化學檢查能對某些病損或某些功能（如一些酶活性）進行定位研究，腎臟毒理研究中具有很重要意義。當前第40頁\共有44頁\編于星期日\13點（二）離體試驗1.腎皮質(zhì)薄片(renalcortex)或腎組織片段(renaltissuefragment)培養(yǎng)。2.離體灌注腎小管技術(isolatedperfusedtubule)3.其它離體腎臟灌注、原代腎細胞培養(yǎng)、亞細胞器分離以及建立腎細胞株等方法都已較成熟，在腎臟毒理學中應用。當前第41