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Absence of renal hypoxia in the subacute phase of severe renal ischemia-reperfusion injury
嚴重腎缺血再灌注損傷亞急性期腎缺氧的缺失
來源：Am J Physiol Renal Physiol 315: F1358-F1369, 2018
《美國生理學雜志-腎臟生理學》，第315卷，頁碼F1358-F1369，2018年
摘要
這篇論文摘要指出，組織缺氧被認為是腎缺血再灌注損傷（IRI）中的重要事件，尤其是在缺血期間和再灌注后的立即幾小時內。然而，對于IRI亞急性期（再灌注后24小時和5天）的腎氧合情況知之甚少。研究采用四種不同方法評估嚴重腎IRI大鼠模型中亞急性期的組織氧分壓（Po2）時空變化。假設腎在雙側腎缺血1小時后的24小時和5天處于缺氧狀態，由腎氧輸送（Do2）和氧消耗（Vo2）平衡失調驅動。結果顯示，亞急性期腎缺氧缺失，可能與氧消耗顯著減少有關。
研究目的
本研究的主要目的是評估嚴重腎IRI亞急性期（再灌注后24小時和5天）組織氧分壓（Po2）的時間變化和空間分布。具體目標是檢驗腎在該階段是否缺氧，并探討其機制，特別是氧輸送和消耗的平衡。
研究思路
研究思路基于使用多種方法綜合評估腎組織氧合情況。首先，通過大鼠模型誘導嚴重腎IRI（60分鐘雙側腎缺血），并設置假手術組作為對照。研究采用四種方法：1）放射遙測技術連續監測內髓質組織Po2隨時間變化（Protocol 1）；2）使用丹麥Unisense的Clark電極測量皮質和髓質組織Po2的空間分布，并評估腎氧輸送和消耗（Protocol 2）；3）通過pimonidazole加合物免疫組化檢測細胞缺氧（Protocol 3）；4）測量缺氧誘導因子（HIF-1α和HIF-2α）蛋白和基因表達水平。研究設計允許從時間、空間和分子層面全面分析氧合狀態。
測量的數據及研究意義
1. 內髓質組織Po2隨時間變化：通過放射遙測技術測量，數據來自Fig. 1。研究意義：顯示再灌注后24小時組織Po2增加25%，5天后恢復正常，表明亞急性期沒有缺氧，這可能與氧消耗減少相關。
2. 皮質和髓質組織Po2空間分布：使用丹麥Unisense Clark電極測量，數據來自Fig. 2。研究意義：顯示再灌注后24小時皮質Po2增加40%，但5天后恢復正常；髓質Po2在深度測量中無顯著差異，證實組織氧合良好，沒有缺氧跡象。
3. 腎氧輸送（Do2）和氧消耗（Vo2）：通過Clark電極實驗中的血氧測量計算，數據來自Table 2。研究意義：顯示再灌注后24小時Vo2減少55%，5天后減少49%，而Do2無顯著減少，表明氧消耗下降是維持組織Po2的關鍵因素。
4. 細胞缺氧檢測：通過pimonidazole免疫組化，數據來自Fig. 3和Fig. 4。研究意義：顯示再灌注后24小時和5天細胞 hypoxia largely absent，僅在管狀梗阻處有染色，支持無缺氧結論。
5. HIF蛋白和基因表達：通過Western blot和qPCR測量，數據來自Fig. 5和Fig. 6。研究意義：顯示HIF-1α和HIF-2α蛋白下調，但基因表達正常，表明缺氧信號通路未被激活，進一步證實無缺氧。
6. 腎功能和纖維化指標：包括GFR、尿流量、鈉排泄、膠原沉積等，數據來自Table 2、Fig. 7和Fig. 8。研究意義：顯示腎功能嚴重受損，但纖維化輕微，表明亞急性期損傷可逆，與缺氧無關。
結論
論文得出結論，在嚴重腎IRI模型中，組織缺氧并非亞急性期的必然事件。再灌注后24小時和5天，腎組織Po2正常甚至增加，主要由氧消耗顯著減少驅動，而氧輸送相對保持。細胞缺氧缺失和HIF信號下調進一步支持這一結論。這表明在嚴重AKI背景下，缺氧可能不是亞急性期損傷的主要驅動因素，而是氧代謝失衡的結果。
使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義
使用丹麥Unisense的Clark電極（型號OX-50）測量腎組織Po2具有高空間分辨率，能精確評估皮質和髓質不同深度的氧分壓分布。在研究中，該電極數據顯示再灌注后24小時皮質Po2增加40%，而髓質Po2在深度剖面中無顯著變化，5天后恢復正常。這些數據的研究意義在于提供了直接證據，表明嚴重IRI后亞急性期腎組織沒有缺氧，反而可能因氧消耗減少而出現高氧狀態。這挑戰了傳統觀點，即IRI后持續缺氧驅動損傷進展，并突出了氧消耗在調節組織氧合中的關鍵作用。此外，該電極的實時測量能力在麻醉動物模型中提供了可靠的空間數據，補充了其他方法（如遙測）的時間數據，增強了研究結論的可靠性。具體數據來自Fig. 2，顯示電極在多個位點和深度測量Po2，證實了氧合狀態的異質性和整體無缺氧。