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1、1松果腺褪黑素与肾脏 长期以来，松果腺一直被认为是视觉系统的一个退化器官，自1958 年 Lerner 从牛的松果腺提取物中分离出一种能使蛙皮肤褪色的物质，并命名为褪黑素(melatonin,MT)后，松果腺的功能才重新引起人们的兴趣。40 年来，有关松果腺的研究成指数增加。 MT 除具有抑制性腺、甲状腺、肾上腺功能及镇静、镇痛等作用外1 ，近年还发现，它与炎症免疫过程密切相关，参与神经-内分泌-免疫网络的调节作用，并且是炎症免疫的高位调节点之一2 。可以说，体内众多器官系统均受到这个内分泌器官的调节和影响。肾脏是机体内重要器官之一，具有排泄、调节和内分泌功能。临床上，各种原因所导致的肾损害极
2、为常见。目前，常见肾损害之一的肾小球肾炎，其病因和发病机理尚未明了，亟待深入研究3 。晚近，有人注意到411 ，MT 与肾功能和肾脏疾病间具有较多的联系，我们从这方面的进展做一综述。 一、褪黑素与肾小球功能 Lang 等4于 1981 年首次提出了 MT 和肾脏的直接联系，他的实验结果表明大鼠肾组织内可能存在 MT 受体。随后，有作者2报道5 ，松果腺切除可诱导大鼠高血压，此时大鼠血浆 MT 水平降低，肾素水平增加，外源性补给 MT 则可逆转高血压，并使得血浆肾素水平下降；另外应用 MT 治疗原发性高血压患者，可降低患者血压6 。这些结果都表明了 MT 对血压具有调节作用。 MT 和肾小球功能
3、直接联系的实验是血浆 MT 水平变化可影响动物的肾小球滤过率(GFR)。有人发现，澳大利亚母羊 GFR 夏天比冬天高 22.5 倍，但巴基斯坦母羊的情形则与之相反。这些现象提示，季节和光照时间的差异可影响动物的 GFR。众所周知，松果腺 MT 的分泌有明显的节律性，且受季节、光照时间等因素的影响。例如，一天之中，血浆 MT 水平昼低夜高，且午夜时有一峰值；一年之中，夏天光照时间长，血 MT 水平低，冬天光照时间短，故血浆 MT 水平高。为了证实血 MT 水平的变化和 GFR 之间的联系，日本学者 Tsuda 等7 进行了深入研究，得出了以下结果：(1) 东京的母羊，夏天(68 月 )的 GFR
4、 显著高于冬天，相应的母羊在夏天血MT 水平明显低于冬天；(2) 在 20时，依光照时间不同将动物分为三组，即明暗之比为 24h0h、12h12h 和 0h24h 组，持续时间均为 1 周，结果 0h24h 组 GFR 显著低于其它两组，此组的血MT 水平亦最高；(3) 更进一步，给三组大鼠连续静脉输注MT(20g/h，每天 16 小时,共 7 天)，在 24h0h 组，其 GFR 显著低于未输注组，但 0h24h 组，输注组与未输注组 GFR 相近。这3些研究证实了血 MT 水平的变化在不同季节、光照周期时诱发 GFR改变中起了重要作用，但血 MT 浓度增加引起 GFR 降低的机理目前尚不清
5、楚。 二、褪黑素与肾小管功能 正常人夜间钠、钾、氯和尿酸的排泄量仅为白天的 50%，而松果腺 MT 的分泌节律是夜间显著高于白天。以豚鼠为例12 ，午夜时血清 MT 为 72.058.61pmol/L(n=15)，中午时血清 MT 为50.345.64pmol/L(n=20)，故推测 MT 浓度的改变可能是影响尿产物节律改变的原因之一。进一步，Richardson 等13 给叙利亚仓鼠皮下注射 MT 以观察其对水盐代谢的影响。结果发现，给药组仓鼠摄水量增加，尿钠、钾浓度降低，其时血浆抗利尿激素(ADH)较给药前下降 99%，有趣的是垂体后叶 ADH 含量却显著增加。然亦有相反的报道，Karpp
6、anen 等发现切除大鼠松果腺后，尽管大鼠摄水量和尿量增加，但尿钠、钾排泄量降低。这些相互矛盾的结果可能源于动物种类差异和(或) 实验设计的不同。 肾脏和其它几种激素共同调节血液中多种离子的水平，其中4肾小管的重吸收和分泌起主导作用。实验证实，MT 可调节血液中阳离子的水平14 。持续光照(功能性松果腺切除)大鼠，可改变血钠水平，增加血钙、镁和锌水平；给予 MT 则降低血清镁、钙和锌水平，不改变血钾、氯水平。MT 如何影响血清离子水平和肾小管功能，目前仍不清楚，可能的机理是：(1)MT 直接作用于下丘脑视上核和室旁核，抑制 ADH 分泌和(或) 合成；(2) 肾组织中存在 MT受体，再经一系列
7、受体后效应发挥其生物学作用。 三、褪黑素与慢性肾功能衰竭 慢性肾功能衰竭(CRF) 患者常表现各种内分泌紊乱和下丘脑 -垂体轴功能抑制，如甲状腺功能异常、生长发育迟缓、性功能减 退和胰岛素抵抗等。另外，终末期肾脏疾病患者多伴有睡眠障碍、智力减退、自杀倾向以及细胞免疫功能减弱。所有这些临床和生化改变，与 MT 平衡失调所引起的结果非常相似。事实上，已有实验结果证实了两者间的联系。南非医生 Viljoen 等9检测了 110 例不同 CRF 患者明相( 上午 700800) 血浆 MT 水平，结果发现，接受内科保守治疗和血液净化治疗的所有 CRF 患者，其明相血浆 MT水平明显增加，为正常人 2
8、倍以上，且与病人的内生肌酐清除率呈负相关。作者推测血浆 MT 水平增加主要是由于肾脏的清除功能减5退，肾移植成功后，则 MT 水平下降；进一步研究 CRF 患者暗相的MT 分泌节律发现，所有血透患者和大部分肾移植后患者其午夜时峰值缺如，可能的原因是夜间氮乙酰转移酶(NAT)活性降低，后者是松果腺内 MT 合成限速酶。但 Vaziri 等10 ，11的结果则与Viljoen 等的报道相抵触。他们研究了 11 个长期维持性血透患者明相血浆 MT 在血透前后的变化。结果表明，CRF 患者在透析前(上午600)和透析后 (900)其血清 MT 水平与正常人相比无显著性差异。为了深入研究 CRF 时 M
9、T 的代谢异常，他们观察了促红细胞生成素(EPO)对慢性肾衰大鼠 MT 分泌节律的影响。结果发现，肾衰大鼠明相血清 MT 水平和暗相血清 MT 峰值水平及松果腺 MT 含量均明显降低，给予 EPO 治疗后，在贫血纠正的同时，可部分纠正上述指标。CFR 时 MT 水平和节律异常的病理生理机制和此时 MT 补充的潜在价值尚需进一步研究。 四、褪黑素对肾损害的保护作用 迄今为止，有关 MT 保护肾损害的报道甚少，Daniels 等15研究 MT 是否能阻止四氯化碳诱导大鼠肝脂质过氧化损害时发现，给予大鼠腹腔内注射四氯化碳(5mg/kg)前 30 分钟和注射后60 分钟，分别腹腔内给予 MT(10mg
10、)，结果同未注射组相比，肾组6织内脂质过氧化水平明显降低，表明 MT 可能具有较强的清除自由基能力。事实上，MT 的抗氧化作用、并作为一种新的自由基清除剂已经得到肯定1620 。 特殊的微病毒持续感染可诱发动物高丙球蛋白血症，免疫复合物沉积于肾、肝、肺和血管壁，导致多脏器损害，称之为Aleutian disease(AD)。各种类型的水貂均易染此病，且患 AD 病的水貂死亡率甚高。给某些野生型和半野生型水貂预防性应用 MT后，可使水貂的感染率降低；即使部分动物感染了 AD，其肝、肾、肺损害程度亦明显减轻，感染后的死亡率下降8 。这一保护作用的机制目前尚不清楚，可能与 MT 的清除自由基、调节机
11、体免疫功能等有关。 五、松果腺褪黑素影响肾脏机能机制的研究 1.肾组织内褪黑素受体：过去的数十年内，有关 MT 的研究多局限于功能水平；直到 Vakkuri 等成功地合成了 2-碘褪黑素，继之合成碘标褪黑素(2-125I Iodomelatonin)后，使得人们转而研究MT 的作用部位2123 。碘标褪黑素与最初使用的氚标褪黑素7(3H-melatonin)相比，具有比放射活性高、特异性强、敏感度高的优点，两者的比放射活性分别为 2200 和 2220MBq/mmol，最低可检出 MT 结合位点数量分别为 0.1fmol/mg 蛋白和 0.1pmol/mg蛋白。因此使用碘标 MT 后，相继在鸟
12、类、哺乳类动物和人类的中枢神经系统如脑、垂体和视网膜等部位发现了 MT 结合位点。随后又在外周组织如免疫系统、生殖系统、肠道、血管等部位证实了它的存在24 。 前已述及，MT 与肾脏的病理和生理过程密切相关。MT 的中枢和外周结合位点的存在，使人们考虑到肾组织内可能存在 MT结合位点。事实上，近年来，Song 等12，23，24 先后在鸡、鸭、豚鼠等肾组织内发现了 MT 结合位点，且位点与配体的结合具有饱和性、时间依赖性、特异性和可逆性等特点。按最大位点结合数量的多少顺序排列为鸭、鸡和豚鼠。以鸭肾结合位点的研究为例，体外结合试验表明，碘标 MT 与鸭肾结合位点的结合可稳定 23小时。结合后 2
13、 小时，加入非标记 MT 可以使碘标 MT 与位点分离，分离速度与结合速度相同。饱和性研究证实，配体与位点结合的 Kd值为 44.64.4pmol/L，Bmax 值为 6.430.60fmol/mg 蛋白。药理学试验表明，MT、 2-碘褪黑素、6- 氯褪黑素、6-羟基-5-羟色胺及氮乙酰-5-羟色胺均可抑制碘标 MT 与其位点的结合。这些特点符合受体的基本特性。有趣的是鸭和鸡肾 MT 结合位点的数量明相时8显著高于暗相。这与一些文献报道的中枢 MT 结 合位点的昼夜变化相一致，但与 MT 分泌的昼夜节律正好相反。这种受体数量的变化是由 MT 分泌波动引起抑或受组织细胞本身改变影响尚待进一步探讨
14、。另外，与鸟类截然不同的是哺乳类动物豚鼠肾组织 MT 结合位点的数量无昼夜时相的变化。这一差异的原因可能是源于不同的种族和(或) 不同的受体类型，亦需深入研究。 Song 等12研究豚鼠肾内碘标 MT 受体分布时发现，89.7%MT 受体位于肾皮质，10.3%位于髓质，亦即肾内 MT 受体呈不均一性，皮质远远大于髓质，前者为后者 8 倍以上；肾组织 MT受体分布的亚细胞水平研究显示：细胞核占 59.3%、线粒体占 22.3%、微粒体占 18.3%、胞浆内则未发现 MT 受体。类似的发现亦见于兔和人胚胎肾组织25，26 。这种不均一分布的生理意义目前尚不清楚，Pang 等认为一个可能的意义是影响
15、肾素分泌，进而调节肾小球及肾小管功能。 Dubocovich 等21根据 MT 受体与配体结合的亲和力和药理学特性的不同，将哺乳类动物脑组织的 MT 受体分为两种类型，一种是高亲和力受体(ML-1)，另一种是低亲和力受体 (ML-2)。Pang 等27则认为，鸟类和哺乳类动物肾组织内的 MT 受体为9ML-1 型。进一步研究21，245-氧-3-硫三磷酸鸟苷(GTPrS)对肾组织内碘标 MT 受体的影响时发现， MT 受体与 G 蛋白偶联，cGMP 可能是 MT 受体的第二信使，并且依照不同动物肾内 MT 受体对 GTRrS 的不同反应分为三个亚型，影响 MT 与配体结合 Kd 值者为 ML-
16、1 亚型，影响 Bmax 者为 ML-1 亚型，对两者都影响则为 ML-1 亚型。据此，鸡肾内 MT 受体为 ML-1 亚型，豚鼠肾组织和人胚胎肾 HEK293 细胞表面为 ML-1 亚型。最近，Song 等260 已克隆出豚鼠肾内 MT 受体，其本质是一种分子量为37000 的蛋白质，定位于肾皮质近端小管外膜，与血浆 G 蛋白偶联，同脑组织内的 MT 受体本质相同。 总而言之，进一步研究 MT 受体的病理生理作用，MT 受体的详尽细胞内信号传递系统，不同环境条件下 MT 受体的调节将是未来 MT 受体研究的方向。 2.褪黑素的抗自由基作用：肾损害的自由基学说认为，各种致病因素作用于肾组织，使其产生反应性氧化代谢产物，如超氧化阴离子(O2-)、过氧化氢 (H2O2)和一氧化氮(NO) 等。这些反应性氧化代谢产物是肾损害的重要介质。正常肾组织具有抗氧
