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编号:10269421
酸中毒对胰岛素样生长因子及其结合蛋白的作用
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1999年第4期
     作者:周湘 MANIAR S KLEINKNECHT C

    单位:100029 北京,中日友好医院儿科(周湘);法国巴黎BICHAT医学院肾生理室(MANIAR S、 KLEINKNECHT C)

    关键词:酸中毒;尿毒症;胰岛素样生长因子Ⅰ;胰岛素样生长因子结合蛋白质类

    中华儿科杂志/990405 【摘要】 目的 研究慢性代谢性酸中毒(CMA)对胰岛素样生长因子(IGF-1)及其结合蛋白(IGFBPs)的影响。方法 采用Western ligand blot等方法,对随意进食组(AL)、尿毒症酸中毒组(UA)及其对照组尿毒症未合并酸中毒组(UB)、非尿毒症酸中毒组(CA)及其对照组无酸中毒(CNA)组的大白鼠进行了血清IGFBP-1~4的测定,对UA、UB组肝脏IGFBPs mRNA进行了测定。结果 UA的大白鼠每日身长增长(0.29±0.02)cm,食物身长效益为(0.22±0.01) mm/g,低于UB组[(0.36±0.04) cm,(0.31±0.02) mm/g](P<0.01);CA组的大白鼠每日身长增长(0.46±0.03) cm,食物身长效益为(0.41±0.02) mm/g,低于CNA组[(0.64±0.02) cm,(0.55±0.02)mm/g](P<0.01)。UA组与UB组血清IGHBP-2的比值为0.61,CA组与CNA组的比值为0.57(P<0.05);两对比组血清IGFBP-1的比值分别为2.89倍、3.26倍(P<0.01);肝脏的IGFBP-1 mRNA,在UA组为(1.21±0.46)Dens,在UB组为(0.92±0.16)Dens,IGFBP-2 mRNA,在UA组为(0.52±0.03) Dens,在UB组为(0.36±0.06)Dens(P<0.05);各组间血清IGF-1差异无显著意义。结论 (1)无论由尿毒症还是由非尿毒症因素引起的酸中毒血清IGFBP-2的降低,不是肝脏产生减少,而是代谢增强。(2)血清IGFBP-2降低与酸中毒的生长障碍有一定的关系。
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    Effect of acidosis on insulin-like growth factor-1 and its binding proteins ZHOU Xiang*, MANIAR S, KLEINKNECHT C. * Department of Pediatrics, China-Japan Friendship Hospital, Beijing 100029

    【Abstract】 Objective To investigate the effects of chronic metabolic acidosis on insulin-like growth factors-I (IGF-I) and IGF binding proteins (IGFBPs). Methods Using Western ligand blot technique, the authors measured plasma levels of IGFBP-1-4 in uremic acidotic rats (UA) and uremic but without acidotic rats (UB), in the non-uremic acidotic (CA) and pair-fed (CNA) rats and also delermined liver mRNA in UA and UB rats. Results Length gain and length gain of food efficiency in UA rats were (0.29±0.02) cm/d and (0.22±0.01) mm/g, which were lower than those of UB [(0.36±0.04) cm/d,(0.31±0.02) mm/g] (P<0.01); length gain and length gain of food efficiency [(0.46±0.03) cm/d and (0.41±0.02) mm/g] in CA rats were also lower than those of CAN[(0.64±0.02) cm/d,(0.55±0.02) mm/g] (P<0.01). Plasma levels of IGFBP-2 in UA and CA were lower (0.61 UA vs UB, 0.57 CA vs CNA ) (P<0.05), but plasma IGFBP-1 (2.89 UA vs UB, 3.26 CA vs CAN) (P<0.01). Liver mRNA in UA was higher than that of their controls. Liver IGFBP-1 mRNA was (1.21±0.46) Dens in UA and (0.92±0.16) Dens in UB, liver IGFBP-2 mRNA was (0.52±0.03) Dens in UA and (0.36±0.06) Dens in UB(P<0.05); Plasma level of IGF-I did not change as compared to their controls. Conclusion (1) CMA per se, whether induced by uremia or by non-uremic disorders, decreased plasma level of IGFBP-2,which was a result of enhanced IGFBP-2 catabolism instead of reduced production by the liver. (2) The reduced IGFBP-2 levels may be associated with growth retardation occuring in patients with CMA.
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    【Key words】 Uremia Acidosis Insulin-like growth factorⅠ Insulin-like-growth-factors binding proteins

    生长障碍是肾小管酸中毒和慢性肾功能不全(CRF)的严重合并症,目前的研究涉及到生长激素系统[1],对胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBPs)的作用研究报道较少。本研究观察了尿毒症酸中毒和非尿毒症酸中毒时IGF-I和IGFBPs的改变,以进一步了解酸中毒对生长的影响。

    材料和方法

    一、实验对象

    选用法国幼年雌性Spraque-Darley大白鼠,体重约60~70g。共60只,分为5组,每组12只,所有动物食用同样食物。

    1.尿毒症合并酸中毒(UA)组:采用大部分肾切除术和30%酪蛋白饮食制备成尿毒症合并酸中毒的动物模型。
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    2.尿毒症未合并酸中毒(UB)组:仅在UA食物中加入碳酸氢钠(1.7 g/100 g食物)纠正其酸中毒,作为UA的对照组。

    3.随意进食(AL)组:采用假性肾切除术和随意30%酪蛋白饮食,仅作为UA和UB的正常对照组。

    4.非尿毒症性酸中毒(CA)组:在食用水中加入3%NH4Cl,制备成酸中毒的动物模型。

    5.无酸中毒对照(CNA)组:配对给予CA同样食物。

    实验中每日测定大白鼠体重和食物摄入量,实验前后测定2次身长(嘴与尾的长度)、血清pH值及碳酸氢盐(HCO-3)。实验20天,取血清冷冻于-20℃,用于测定血清IGF-1和IGFBPs。杀死大白鼠快速取出肝组织速冻于液氮中,用于测定IGFBPs mRNA。
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    二、实验方法

    1.采用放射免疫分析法测定血清IGF-1。

    2.采用Western ligand blot分析法测定血清IGFBP-3(分子量38 000~43 000)和IGFBP-4(分子量24 000)[2]。将血清标本经12%SDS聚丙乙烯凝胶电泳分析。然后电转移至醋酸纤维膜上(0.45 μm,由法国Amersham公司提供)。再将其膜置于含有

    125 I标记的IGF-1约8~10×105 Cpm的缓冲液中(由

    法国Amersham公司提供),4℃培养48小时,洗去未结合的125I-IGF-1,阴干后,置-80℃放射自显影7天。X光片显示出38 000~43 000带为IGFBP-3,24 000为IGFBP-4。
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    3.进一步采用Immuno blot方法在28 000~32 000区域分离IGFBP-2和IGFBP-1。将Ligand blot的纤维膜用含tween-20和5%脱脂奶粉的TBS缓冲液在室温下封闭3小时,再分别用抗牛IGFBP-2多克隆抗体(Code# 06-107由法国 Euromedes公司提供)和抗人IGFBP-1抗体(由巴黎Binonx教授提供)培养1小时,然后用抗免疫球蛋白培养1小时,洗去多余抗体后,用LEC药盒显影(RPN.2109,由法国Amersham公司提供)。

    4.采用Northern blot 分析测定肝脏IGFBPs mRNA[3],首先从大白鼠肝脏抽取总RNA,并用1%琼脂凝胶电泳分离,然后转移至尼龙膜上,进行预杂交后,然后分别用P32标记的IGFBP-1-cDNA、IGFBP-2-cDNA、IGFBP-4-cDNA(由荷兰鹿特丹Erasees大学Van Neck提供,)杂交过夜,经-80℃放射自显影48小时后显影。
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    5.X光胶片上的显影带均采用密度测定仪进行定量测定。

    二、统计学分析

    一般营养及生化指标均采用Scheffer与各自的对照组相比较。血清IGFBPs用实验组和对照组的比值表示,以排除每次实验条件不同的差异,并以Sign检验分析。采用密度测定仪测定所得的资料采用Sign检验分析。

    结果

    1.两酸中毒组(UA、CA)每只大白鼠的血清pH均<7.25,HCO-3<13 mmol/L。UB组pH为7.45±0.01,HCO-3为27.7±0.4 mmol/L。CNA组pH为7.41±0.01,HCO-3为23.3±0.5。

, http://www.100md.com     2.表1所示各组食物摄入量及生长指标。两酸中毒组(UA、CA)的食物摄入量与其对照组相同,但身长增长和食物身长增长效益均明显低于其对照组(P<0.05)。血清IGF-1均无明显差别。

    表1 各组大白鼠食物摄入量、食物效益、生长指标、血清IGF-1(±s) 组别

    鼠数

    食物摄入量

    (g/d)

    体重增长

    (g/d)

    身长增长

    (cm/d)
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    食物体重效益

    (g/g)

    食物身长效益

    (mm/g)

    IGF-1

    (μg/L)

    AL

    12

    20.03±0.66

    8.78±0.33

    0.58±0.03

    0.44±0.03
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    0.29±0.02

    UA

    12

    12.90±0.54

    5.06±0.31

    0.29±0.02*

    0.39±0.02

    0.22±0.01*

    267±35

    UB

    12

    11.32±0.58
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    4.69±0.50

    0.36±0.04

    0.40±0.04

    0.31±0.02

    256±24

    CA

    12

    11.39±0.57

    4.79±0.37

    0.46±0.03*

    0.43±0.02

    0.41±0.02*
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    451±27

    CNA

    12

    11.74±0.17

    6.00±0.22

    0.64±0.02

    0.51±0.02

    0.55±0.02

    437±31

    UA与UB,CA与CNA相比* P<0.05

    3.表2所示两组酸中毒(UA、CA)血清IGFBPs与其对照组之比值,均表现为血清IGFBP-2下降,而IGFBP-1升高。IGFBP-3和IGFBP-4没有明显差别。
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    表2 各对比组大白鼠血清IGFBPs的比值 各组比

    鼠数

    IGFBP-1

    IGFBP-2

    IGFBP-3

    IGFBP-4

    UA/UB

    各12

    2.89**

    0.61*

    1.12

    0.95
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    CA/CNA

    各12

    3.26**

    0.57*

    1.21

    0.92

    ** P<0.01,* P<0.05

    4.在尿毒症组,无论有无酸中毒UA、UB组,其肝脏IGFBP-1 mRNA和IGFBP-2mRNA表达组间差异无显著意义,但明显高于AL组(P<0.05),IGFBP-4降低,但差异无显著意义(表3)。

    表3 各组大白鼠肝脏的IGFBPs mRNA表达(±s Dens) 组别
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    鼠数

    IGFBP-1

    IGFBP-2

    IGFBP-4

    UA

    6

    1.21±0.46*

    0.52±0.03*

    0.85±0.21

    UB

    6

    0.92±0.16*
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    0.36±0.06*

    1.17±0.05

    AL

    6

    0.32±0.09

    0.11±0.12

    1.46±0.24

    与AL组相比* P<0.05

    讨论

    由于营养和肾功能不全也可导致生长障碍,影响生长激素系统[4,5]。为显示酸中毒对生长和IGF-1的影响,本研究排除了营养和肾功能的影响,两组酸中毒共同表现为身长增长和食物身长增长效益的减少,血清IGFBP-1升高,IGFBP-2降低。尿毒症合并酸中毒的肝脏IGFBP-1和IGFBP-2mRNA表达均明显高于AL组,UA与UB相比,并无差异。从而提示,酸中毒引起IGFBP-2降低,不是由于IGFBP-2在肝脏产生减少,而是IGFBP-2分解代谢增强,或者说这种IGFBP-2转录后的改变可能是由于IGFBP-2的降解增强。Jandziszak等[6]采用WLB方法测定酸中毒时IGFBP-2(32 000~28 000区域)表达无明显改变,而本研究采用Immuno blot方法在分子量32 000~28 000区域不仅分离出低水平的IGFBP-2,而且还有高水平的IGFBP-1。目前研究证实酸中毒常伴有蛋白代谢异常增加,而不改变蛋白合成,酸中毒严重程度与蛋白分解代谢有相关关系[7,8],从而提示酸中毒的异常代谢可能直接影响IGFBP-2正常代谢,但对IGFBP-3和IGFBP-4作用较小。
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    尿毒症酸中毒(UA)也表现肝脏IGFBP-1和IGFBP-2 mRNA明显上升,以及血清IGFBP-1升高,与限制食物后的营养不良、禁食后以及糖尿病IGFBPs的变化相似[4],提示酸中毒也可刺激肝脏合成IGFBP-1和IGFBP-2增加,而不影响IGFBP-1代谢。

    目前发现酸中毒可导致生长激素受体(GHR)和IGF-1血清水平和肝脏mRNA表达的降低[9]。本研究中,UA、UB组血清IGF-1高于AL组,但两组酸中毒与其对照组无明显差异,提示酸中毒对血清IGF-1无直接的影响。

    IGFBP-2大量存在于新出生大白鼠血液中,也有大量的IGFBP-2在其肝、肾、肠局部组织表达,并随年龄的增长和IGFBP-3产生而逐渐减少[10],提示IGFBP-2对生长以及局部组织和邻近组织细胞生长分化有着重要的作用,是重要的生长因子,也提示酸中毒对身长增长影响与IGFBP-2的关系。在尿毒症合并酸中毒时可导致生长激素依赖[11],酸中毒引起IGFBP-1的升高、IGFBP-2的降低对IGF-1生物活性的影响也是值得研究的。
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    经上所述,无论尿毒症还是非尿毒症因素引起的酸中毒,血清IGFBP-2的降低,不是肝脏产生减少,而是代谢增强。血清IGFBP-2降低与酸中毒的生长障碍有一定的关系。

    参考文献

    1 Kuemmerle N, Kriey RJ, Latta K, et al. Growth hormone and insulin-like growth factor in non-uremic acidosis and uremic acidosis. Kidney Int, 1997, 51 (Suppl 58) :102-105.

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    6 Jandziszak K, Suarez C, Wasserman E,et al. Disturbances of growth hormone-insulin-like growth factor axis and response to growth hormone in acidosis. Am J Physiol, 1998, 274:R120-127.
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    10 Rechler MM, Brown AL.Insulin-like growth factor binding protein, Gene structure and expression. Growth Regu, 1992,2:55-58.

    11 周湘,董峰,Maniar S,等,生长激素在营养不良、尿毒症、酸中毒中对胰岛素样生长因子及其结合蛋白的作用.中日友好医院学报, 1998, 12:190-193.

    (收稿:1998-05-25 修回:1998-12-29), 百拇医药