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编号:10271466
大鼠全身辐射损伤后小肠吸收功能变化的研究
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第6期
     作者:董红林 蔡军伟 吴定标

    单位:解放军广州医学高等专科学校病理教研室(广州 510315)

    关键词:辐射;电离;酪氨酸;钠(+)钾(+)转运ATP酶;大鼠

    中国病理生理杂志990626 摘 要 目的:研究大鼠全身辐射损伤后小肠吸收L-酪氨酸(Tyr)的变化。方法:用在体门静脉取血法研究了6Gy 60 Coγ线全身一次照射后不同时间以及不同剂量照射后第3 d大鼠小肠吸收Tyr的变化,并测定相应的小肠上皮细胞计数、小肠粘膜钠-钾-ATP酶(Na+-K+-ATPase)活性以及Na+的跨膜转运。结果:6Gy γ线全身照射后第3 d出现小肠对Tyr的吸收障碍,以后很快恢复,并持续在正常水平。随着照射剂量的加大,吸收障碍加重,但3Gy以下剂量照射,则不出现Tyr的吸收障碍。小肠上皮细胞计数、Na+-K+-ATPase活性和Na+的跨膜转运的变化与小肠吸收Tyr的变化基本一致。结论:辐射损伤后小肠对Tyr的吸收障碍与小肠上皮细胞数量减少导致的吸收面积的下降以及Na+-K+-ATPase活性下降导致的Na+跨膜转运能力的减弱有关。
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    The effects of whole-body γ-irradiation on rat small intestinal absorption

    DONG Hong-Lin, CAI Jun-Wei, WU Ding-Biao

    Department of Pathology, Guangzhou Medical College of PLA, Guangzhou (510315)

    Abstract AIM:To study L-tyrosine (Tyr) absorption of rat small intestine after 60Co whole-body γ-irradiation and its mechanisms.METHODS:Portal vein blood was obtained in vivo to study the changes of Tyr absorption of small intestine both on various days after whole-body 60Co γ-irradiation and the third day following various doses of γ-irradiation. The corresponding small intestinal epithelial cell count, mucosal Na+-K+-ATP ase activity and Na+ transport were also investigated.RESULTS:Tyr absorption decreased after exposure to 6 Gy 60Co γ-irradiation, but recovered soon afterward and remained normal during the30 days' observation period. With the radiation doses increased, Tyr absorption reduced more severely. No influence on Tyr absorption was observed at doses below 3 Gy. Paralled changes were found basically between small intestinal epithelial cell count, mucosal Na+-K+-ATPase activity and Tyr absorption. CONCLUSION: Tyr absorption obstacle of rat small intestine after γ-irradiation was related to both the reduction of absorption area resulted from the decrease of epithelial cell count and the reduction of Na+transport caused by the decrease of mucosal Na+-K+-ATPase activity.
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    MeSH Radiation, ionizing; Tyrosine; Na(+)-K(+)-transporting-ATPase; Rats

    目前,放疗和化疗仍然是肿瘤治疗的主要手段。由于肠道尤其是小肠是电离辐射的敏感组织,放疗病人常出现消化道的损伤,发生结构和功能的变化,而这种变化常是放疗过程的一个限制因素[1]。以往,有关电离辐射后小肠对氨基酸吸收的影响及其机制的研究较少,方法也多为离体实验,本实验用在体法对60 Co γ线全身一次照射大鼠小肠吸收L-酷氨酸(Tyr)的变化规律进行了研究,并对其机制作初步探讨。

    材料与方法

    一、动物准备:

    雌性Wistar大鼠122只,体重150~250 g,60Co γ线全身一次照射。根据照射剂量的不同,将大鼠分为0 Gy组(正常对照组)、1.5 Gy组、3.0 Gy组、4.5 Gy组、6.0 Gy组、7.5 Gy组、9.0 Gy组和12 Gy组,剂量率为2.95~3.48 Gy/min。根据6.0 Gy照射后时间不同,将大鼠分为照后1 d组、3 d组、5 d组、7 d组、15 d组、25 d组和30 d组。除0 Gy组和12 Gy组大鼠分别为12只和6只外,其它实验组大鼠为8只。实验前禁食12~16 h。
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    二、试剂:

    [3 H]标记酪氨酸(tyrosine, Tyr)购自上海原子能研究所,比度为170.2×1010 Bq/mmol,浓度为3.7×107 Bq/mL,Na+-K+-ATPase和哇巴因均为Sigma公司产品。

    三、用在体门静脉取血法[2]测定小肠Tyr的吸收量:

    在Oddis括约肌下方结扎十二指肠,并作门静脉插管。肝素全身抗凝后,在30 s内将含4 mmol/L [3 H]标记Tyr的生理盐水在结扎处下方注入十二指肠,分别在给Tyr后1 min、2.5 min、5 min、7.5 min、10 min、15 min、20 min和30min取门静脉血,每时点大鼠6只。用滤纸片法在KLB-1215型液体闪烁仪上测定血浆的放射性。
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    四、小肠上皮细胞计数:

    取1小段空肠,称重,置于含0.6 mL 15%冰醋酸的匀浆器中,研磨后稀释,6 h后用血细胞计数板在高倍镜下计数4个大方格,换算成每毫克肠重小肠上皮细胞数。

    五、Na+-K+-ATPase活性测定:

    用Murray法[3]测定小肠粘膜的Na+-K+-ATPase活性,蛋白质含量测定用Bradford法[4]

    六、Na+跨膜转运:

    以加入20%葡萄糖后膜电位(potential difference, PD)和短路电流(short circuit current, Iscc)的增加幅度来判断Na+的跨膜转运[5]
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    七、统计学处理:实验数据以表示,用分组资料t检验测试差异显著性。

    结果

    一、6 Gy照射后不同时间以及不同剂量照射后第3 d,大鼠小肠吸收Tyr量的变化:

    表1为6 Gy照射后不同时间小肠对Tyr吸收曲线的峰值(最大吸收量)和峰时(达到最大吸收量的时间)的变化。6 Gy照射后第3 d,吸收峰值明显低于正常对照组(P<0.05),吸收峰时明显偏后(P<0.05)。从图1看出,3 Gy组各时点吸收量与正常对照组相比无明显差异;6 Gy照射后第3 d,吸收峰值明显低于正常对照组(P<0.01),峰时明显偏后(P<0.05),1.5 min~7.5 min时点均低于对照组(P<0.05); 9 Gy组和12 Gy组,则不出现明显峰值,其1.5 min~10 min时点均低于对照组(P<0.01)和6 Gy组(P<0.05)。
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    表1 6 Gy照射后不同时间Tyr吸收曲线的峰值和峰时

    Tab 1 The time to peak and peak value of tyrosine absorption curve

    on various days after 6 Gy γ-irradiation (,n=6) Days after

    exposure

    Time to peak

    (min)

    Peak value

    counts.min-1
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    %

    Normal

    2.19±0.52

    4 327±788

    100.00

    1

    2.90±1.34

    3 364±624

    77.74

    3

    4.17±0.83*

    1 889±418*
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    43.47

    5

    2.10±0.78

    2 836±694**

    65.54

    7

    1.89±0.44

    4 843±680

    111.93

    15

    2.08±0.47

    3 379±1286
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    78.09

    25

    2.28±0.66

    2 846±468**

    64.58

    30

    2.30±0.59

    3 439±460

    79.98

    *P<0.01, ** P<0.05, vs normal
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    Fig 1 The changes of radioactivity in the blood of the portal vein after duodenal injection of [3 H]-tyrosine on 3 d following various doses of whole-body irradiation(n=6)

    图1 不同剂量照射后第3 d十二指肠注入[3H]-Tyr后门静脉血[放射性]活度变化

    二、6 Gy照射后不同时间以及不同剂量照射后第3 d,大鼠小肠上皮细胞计数的变化:

    6 Gy照射后第1 d,小肠上皮细胞计数开始低于正常对照组,第3 d时最低(P<0.05),第7 d时已接近对照,第15~25 d时则明显超过对照(P<0.01),第30 d时又接近对照(见图2)。不同剂量照射后第3 d,1.5 Gy组、3 Gy组和4.5 Gy组大鼠小肠上皮细胞计数与正常对照组相比无明显差异;当照射剂量高于6 Gy(包括6 Gy)时,小肠上皮细胞计数明显少于正常对照组(P<0.05),7.5 Gy组与6 Gy组相比有差异显著性(P<0.05) 。
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    Fig 2 The changes of small intestinal epithelial cell count and Na+-K+-ATPase activity on various days after 6Gy γ-irradiation (,n=8)

    图2 6 Gy照射后不同时间小肠上皮细胞计数和粘膜 Na+-K+-ATPase活性变化

    三、6 Gy照射后不同时间以及不同剂量照射后第3 d,大鼠小肠粘膜Na+-K+-ATPase活性的变化:

    从图2看出,6 Gy照射后第1 d,Na+-K+-ATPase活性即开始低于对照组,第3 d达最低(P<0.01),从第5 d开始,逐渐接近正常对照,第15 d,酶活性明显高于正常对照(P<0.05),第25~30 d时,酶活性低下并维持于正常对照水平。图3显示,不同剂量照射后第3 d,1.5 Gy组Na+-K+-ATPase活性比正常对照组略高,3 Gy以上剂量组酶活性低于正常对照(P<0.05),6 Gy组与4.5 Gy组和7.5 Gy组相比差异均有显著(P<0.05)。当剂量大于7.5 Gy时,酶活性极低,测定已较困难。
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    Fig 3 The changes of small intestinal epithelial cell count and Na+-K+-ATPase activity 3 days following exposure to various radiation doses (,n=8)

    图3 不同剂量照射后第3 d小肠上皮细胞计数和粘膜 Na+-K+-ATPase活性变化

    四、6 Gy照射后不同时间以及不同剂量照射后第3 d,大鼠小肠电位差(PD)和短路电流(Iscc)的变化:

    用NaCl林格氏液作浸液,在浆膜侧为正的PD和Iscc稳定后,向粘膜侧加入葡萄糖,测定PD和Iscc的增加幅度。正常时加入葡萄糖后1 min,PD和Iscc的增高幅度最大,分别为(1.20±0.25) mV 和(10.90±4.59) μA。6 Gy照射后第1 d,PD和Iscc的增加幅度超过正常对照,第3 d时,二者的增加幅度均明显低于正常对照(P<0.05),分别为(0.83±0.72) mV和(5.58±3.35) μA,第7~30 d时,二者的增加幅度均在稍低于正常对照的范围内波动。3 Gy组、6 Gy组和9 Gy组与0 Gy(正常对照组)相比差异均显著(P<0.05),9 Gy组与6 Gy组相比差异显著(P<0.01)。9 Gy照射后,其PD和Iscc在零点上下波动,提示此时小肠的Na+跨膜转运能力已很微弱。
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    讨论

    氨基酸在肠道的吸收机制非常复杂,且由于实验条件、方法、照射剂量、所用动物以及所研究氨基酸的不同,结果也不尽一致。本实验结果表明,3 Gy以下剂量全身照射时,大鼠不出现小肠吸收Tyr的障碍;6 Gy照射时仅在第3 d有暂时性的Tyr 吸收障碍;随着照射剂量的加大,吸收障碍加重;小肠上皮细胞计数的变化与小肠吸收Tyr的变化基本一致,但6 Gy照射后第15~25 d时,上皮细胞计数明显超常,但Tyr吸收并未出现相应的变化,这可能是增生的上皮细胞吸收功能尚低所致。

    关于辐射损伤后小肠吸收氨基酸障碍的机制,以往的研究多局限于肠道组织形态学、运动功能及血流量的变化,本实验除了说明Tyr的吸收障碍与小肠上皮细胞计数减少导致的肠粘膜吸收面积减少有关外,还根据氨基酸依赖Na+主动转运的特点,探讨了辐射损伤导致肠道吸收氨基酸障碍的其它机制。

    Na+-K+-ATPase在小肠氨基酸的主动转运过程中起着重要作用,本实验结果显示, Na+-K+-ATPase活性的变化与小肠吸收Tyr的变化基本一致,说明Na+-K+-ATPase活性的下降在小肠氨基酸吸收的辐射损伤效应中起着重要作用。Na+-K+-ATPase活性的下降除与肠上皮细胞的脱落和破坏有关外,也与细胞本身的酶活性下降有关。有报道[6],肾上腺皮质激素能激活Na+-K+-ATPase,辐射损伤后,肾上腺皮质受到一定程度的抑制和破坏,使皮质激素分泌减少,因而使Na+-K+-ATPase活性也相应减弱。
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    在加入葡萄糖后测定肠壁PD和Iscc增加的幅度,可了解Na+的跨膜转运情况。Na+的转运能力越强,PD和Iscc的增加幅度越大。实验结果表明,辐射损伤后PD和Iscc的增加幅度与Na+-K+-ATPase活性以及Tyr的吸收变化较为一致,而PD和Iscc的增加幅度的下降,则是Na+-K+-ATPase活性下降的必然结果,因此,辐射损伤后大鼠小肠对Tyr的吸收障碍还与Na+-K+-ATPase活性下降导致的Na+跨膜转运能力的减弱有关。

    参考文献

    1 Orazi A, Du XX, Yang ZX, et al. Interleukin-11 prevents apoptosis and accelerates recovery of small intestinal mucosa in mice treated with combined chemotherapy and radiation. Lab Invest, 1996, 75(1):33.
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    2 Sodeyama M, Rgardiner K, Regan MC, et al. Sepsis impairs gut amino acid absorption. Am J Surg, 1993, 165(1):150.

    3 Murray D, Wild GE. Effect of fasting on Na+-K+-ATPase activity in rat small intestinal mucosa. Can J Pharmacol, 1980, 58:643.

    4 Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem, 1976, 72:248.
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    5 Lind J, Munck BG, Olsen O, et al. Effects of Sugars, amino acids and inhibitors on electrolyte transport across hen colon at different sodium chloride intakes. J Physiol, 1980, 305(8):315.

    6 Andres MD. The effect of corticol on stimulation of enzymatic activity and absorption of amino acid in the small intestine of adult hamster. Comp Biochem Physiol, 1984, 79A:525.

    (1999年元月6日收稿,1999年4月12日修回), 百拇医药