“P2X7-NLRP3炎性小体”信号通路在重症急性胰腺炎肺损伤发病机制中的作用及大黄素干预的实验研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoshibo
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目的:急性肺损伤是重症急性胰腺炎最常见的并发症之一。本实验经胆胰管逆行注射5%牛磺胆酸钠制备大鼠急性胰腺炎诱发肺损伤模型,探究“P2X7-NLRP3炎性小体”信号通路在重症急性胰腺炎肺损伤发病机制中的作用,并观察P2X7受体特异性抑制剂Brilliant Blue G、地塞米松及中药成分大黄素的干预作用,为重症急性胰腺炎及其相关性肺损伤的中西医结合疗法提供可靠的实验依据及理论基础。方法:建立SAP大鼠模型:采用随机数字表法将40只SD雄性大鼠随机分成5组(n=8):对照(Control,CON)组,重症急性胰腺炎(Severe acute pancreatitis,SAP)模型组,地塞米松(Dexamethasone,DEX)组,P2X7受体特异性抑制剂Brilliant Blue G(BBG)组,大黄素(Emodin,EMO)组。其中,CON组开腹仅翻动胰腺数次后关腹。SAP组采用经胰胆管逆行注射5%牛磺胆酸钠(50mg/kg)的方法建立SAP大鼠模型。DEX组大鼠于造模麻醉清醒后即时及12h经腹腔注射给予地塞米松注射液(剂量:10mg/Kg,浓度:5mg/ml)。BBG组于造模后相同时间给予BBG灌胃(剂量:30mg/Kg,浓度:3mg/ml)。EMO组大鼠于造模后相同时间给予大黄素灌胃(剂量:40mg/Kg,浓度:4mg/ml)。各组大鼠于手术后24h麻醉下开腹、取材。取部分肺、胰腺组织进行苏木精—伊红(hematoxylin-eosin staining,HE)染色并评估组织病理损伤程度。使用真空干燥法进行肺湿/干重比值(W/D)测定。使用全自动动脉血气分析仪测定各组大鼠动脉血气指标:氧分压(Pa O2)和二氧化碳分压(Pa CO2)。ELISA法检测各组大鼠血清中促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-18水平。使用全自动生化分析仪检测血清淀粉酶(amylase,AMY)含量。采用Western-Blot法检测肺组织中“P2X7-NLRP3炎性小体”信号通路中P2X7、NLRP3、ASC、pro-Caspase-1和Caspase-1p20蛋白的表达水平。应用Real Time-PCR法检测肺组织中P2X7m RNA和NLRP3m RNA的表达水平。结果:与CON组相比,SAP组大鼠胰腺和肺组织的病理评分均升高(p<0.001),符合SAP肺损伤的病理学特征;SAP组动脉血Pa O2显著降低(p<0.001),Pa CO2明显升高(p<0.001);SAP组大鼠肺组织的湿/干重比值显著升高(p<0.001);SAP组大鼠动脉血清中IL-1β、IL-18和TNF-α的含量均上升(p<0.001);SAP组大鼠肺组织的P2X7、NLRP3、ASC、Caspase-1p20蛋白表达水平升高(p<0.001);SAP组大鼠肺组织的P2X7和NLRP3基因表达水平也有所升高(p<0.001)。与SAP组大鼠相比,BBG给药后的大鼠胰腺和肺组织的病理评分(p<0.01)、血清中淀粉酶含量(p<0.001)、肺组织湿/干重比值(p<0.01)、血气分析结果(p<0.01)等各项疾病指标均有不同程度改善,且肺组织中促炎因子IL-18、IL-1β和TNF-α(均为p<0.001)的生成、释放减少,P2X7(p<0.001)、NLRP3(p<0.001)、ASC(p<0.05),Caspase-1p20(p<0.001)蛋白的表达显著降低,表明BBG能够通过抑制“P2X7-NLRP3炎性小体”信号通路控制炎症反应,减轻肺损伤。另一组经DEX处理的大鼠也得到了相似的实验结果。有趣的是,我们观察到与SAP组大鼠相比,经EMO处理后大鼠肺组织的结构破坏和功能障碍都有所减轻,肺组织中NLRP3(p<0.001)、ASC(p<0.01),Caspase-1p20(p<0.05)蛋白的表达明显降低,下游释放的炎症因子IL-18(p<0.001)、IL-1β(p<0.01)和TNF-α(p<0.001)显著减少,而上游激活信号P2X7受体的表达却无明显变化,表明EMO能够通过有效抑制NLRP3炎性小体的激活,从而抑制下游活性炎症因子的释放,减轻肺损伤,但是这种抑制作用不依赖P2X7受体。结论:1.造模24h后SAP组大鼠胰腺和肺组织出现明显病理损伤,血清中淀粉酶含量明显升高,肺湿/干重比值明显升高,血气分析结果表明大鼠出现呼吸功能障碍,这些指标的改变表明SAP组大鼠的肺组织在结构和功能上都出现了不同程度的损伤,证明重症急性胰腺炎肺损伤模型制备成功。2.SAP可引起急性肺损伤,具体机制可能是由于急性胰腺炎时通过DAMPs作用于细胞膜上P2X7受体从而激活NLRP3炎性小体,进而产生活性Caspase-1片段,引起下游pro-IL-18和pro-IL-1β的切割活化,大量炎症因子的释放诱发周围炎症细胞活化引起炎症“瀑布式”级联反应,导致肺损伤。3.P2X7受体特异性抑制剂BBG和地塞米松能够通过有效拮抗P2X7受体,抑制下游NLRP3炎性小体的活化和表达,从而抑制炎症反应,减轻肺损伤。大黄素能够有效降低NLRP3、ASC和Caspase-1p20蛋白的表达,从而阻止NLRP3炎性小体在胞质中的组装、活化,抑制下游大量活性炎症因子的切割活化和释放,减轻炎症反应,在肺部损伤中起到保护作用。值得注意的是,EMO对NLRP3炎性小体的抑制作用不依赖于P2X7受体,具体机制有待于进一步探讨。
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