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背景:急性呼吸窘迫综合征(Acute respiratory distress syndrome ,ARDS)是临床常见的危急重症之一,治疗困难,死亡率高,是呼吸病学和危重医学的热点和难点。急性肺损伤(Acute lung injury,ALI)是ARDS的早期阶段。ARDS每年发生率为80/10万,病死率40%左右。主要表现为呼吸窘迫和顽固性低氧血症。ALI/ARDS是全身炎症反应综合征形成的“瀑布样”链锁效应在肺部的表现,肺内皮细胞损伤导致的毛细血管通透性增加,导致肺泡及肺间质水肿是ALI/ARDS主要的病理生理改变,炎症介质尤其细胞因子在ALI/ARDS发病中的作用日益受到重视,其中TNF-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-1β(Iinterleukin- lβ,IL-1β)具有触发炎症反应的作用,被称为“早期反应细胞因子”。近年NF-κB(Nuclear Factor-kappa B,NF-κB)与肺损伤的关系逐渐引起重视。文献报道,ALI/ARDS患者或动物模型中肺内NF-κB活性显著增加,受NF-κB调控的TNF-α、IL-1β、VCAM-1(Vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)等细胞因子表达明显上调。可见,NF-κB激活是ALI/ARDS一个关键环节,抑制NF-κB活化可能会有效改善ALI/ARDS过程,防止NF-κB的激活或抑制其活性已成为治疗ALI/ARDS的新途径之一。随着研究的深入,发现ARDS患者伴有血小板激活、集聚和微血栓形成,即ARDS患者有促凝倾向,抗凝血蛋白水平下降而促凝蛋白和抗纤溶蛋白等表达增高,而油酸型ALI/ARDS模型大鼠肺泡内纤维蛋白沉积,促凝血活性明显增高。目前,对该综合征尚缺乏有效的治疗,但这并不意味着其前景渺茫。川芎嗪(Tetramethylpyrazine,TMP)是近年来研究发现的一种钙离子拮抗剂,从中药川芎根茎中提取的活性成分,化学结构为四甲基吡嗪,广泛用于治疗心脑血管疾病,偶见用于治疗各种原因引起的急、慢性呼吸衰竭的临床报道。药理研究表明,TMP具有抑制自由基产生、清除氧自由基、改善血液流变学、保护血管内皮细胞、抑制血小板聚集、抑制纤维化等药理活性。可见,TMP的主要功效与ARDS的主要病理损伤环节,即肺炎变、肺淤血和肺纤维化之间呈现清晰的拮抗趋势。因此,我们采用经典油酸(Oleic acid,OA)制造ALI/ARDS模型,观察各组大鼠活动行为,测量动脉血氧分压(Partial pressure of oxygen,PaO2),肺湿/干重比(Wet/dry weight,W/D),肺泡灌洗液中TNF-α、IL-lβ水平和蛋白含量;间接免疫荧光原位检测NF-κB p65核转位比率;蛋白质免疫印迹(Western blot)检测肺组织中NF-κB p65蛋白的表达,从整体水平和病理变化的角度观察TMP对ALI/ARDS的治疗作用,并从核转录水平探讨川芎嗪对ALI/ARDS大鼠的作用机制。目的:(1)明确TMP对ALI/ARDS模型大鼠有无治疗作用;(2)了解ALI/ARDS模型大鼠肺泡灌洗液中炎症因子TNF-α、IL-lβ水平表达变化的基本规律;(3)了解ALI/ARDS模型大鼠肺组织内NF-κB表达变化的基本规律;(4)了解TMP对ALI/ARDS模型大鼠TNF-α、IL-lβ炎症因子及对NF-κB蛋白表达的影响;(5)为治疗ALI/ARDS寻求新的候选药物,为丰富中药现代化的内涵奠定实验基础。方法:雄性SD(Sprague-Dawley,SD)大鼠,分为对照组(C组)、模型组(OA组)、药物组(TMP组)、生理盐水组(NS组),通过尾静脉注射油酸0.15ml/kg诱导ALI/ARDS模型,TMP组在造模后30min腹腔注射TMP 100mg/kg(预实验中,高剂量100mg/kg病理改善较为明显),NS组生理盐水剂量为3ml/kg,并将各组在造模后及给药后4h,8h,12h分为3个亚组,每个亚组大鼠各5只。通过观察造模后大鼠的呼吸频率、皮肤粘膜颜色、活动行为初步判断造模成功与否;测量动脉血氧分压了解大鼠血氧情况,肺组织湿/干重比值了解肺水肿情况;BCA试剂盒检测肺泡灌洗液中蛋白含量了解蛋白渗出情况;肺组织形态学观察,包括肉眼观察肺组织出血、水肿情况及HE染色了解肺组织的病理学变化;酶联免疫吸附法(Enzyme-linked immunosorbent assay ,ELISA)检测肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluids,BALF)中TNF-α、IL-lβ水平,了解炎症因子变化;采用免疫荧光法检测NF-κB p65核转位比率;蛋白质免疫印迹检测肺组织中NF-κB p65的表达。结果:1.大鼠呼吸频率、皮肤粘膜、活动行为、动脉血氧分压OA组在尾静脉注射油酸后5min出现呼吸频率增快,与C组相比, OA组在4h增加明显(P<0.05),其后无下降趋势,皮肤黏膜逐渐出现紫绀,毛发直立,活动减少。TMP组在药物注射后30min呼吸频率逐渐下降,与OA组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。OA组4h、8h、12h时间点的PaO2较C组明显降低,差异有统计学意义(P<0.05),TMP干预后,PaO2有所升高,在12h组明显,与OA组个时间点比较,差异有统计学意义(P<0.05),但仍低于正常组(P<0.05)。2.肺组织湿/干重、BALF中蛋白含量与C组比较,OA组大鼠肺组织湿/干重比、BALF中蛋白含量显著增加(P<0.05),在4h最为显著,应用川芎嗪处理后,TMP组肺组织湿/干重比、BALF中蛋白含量降低(P<0.05),以TMP组在12h时最为明显,但仍然高于正常组(P<0.05)。3.肺组织形态学观察肉眼下正常组肺组织表面光滑,浅粉红色; OA组肺组织暗红色,明显充血水肿,可见广泛点状或灶状出血;TMP组肺组织充血,水肿减轻。光镜下正常肺泡结构清晰,无明显炎性细胞浸润和渗出。OA组可见肺灶性出血,肺泡壁增厚,肺泡和肺间质水肿,肺泡腔明显变狭窄,大量炎性细胞浸润,在预实验中,不同剂量TMP干预组病理学改变减轻,以100mg/Kg高剂量组改善最为明显。4. BALF中TNF-α、IL-lβ水平与C组相比较, OA组TNF-α和IL-lβ含量明显升高,在4h达高峰,差异有统计学意义(P<0.001),与模型组相比,TMP组在注射川芎嗪后4hBALF中TNF-α和IL-lβ含量开始降低,以12h最为明显,与NS组比较,差异有统计学意义( P< 0. 05)。5.免疫荧光检测NF-κB p65核转位比率C组阳性细胞少,OA组核转位阳性细胞增多,TMP组核转位阳性细胞减少,ImageJ软件测定光密度值,模型4h组光密度值高于8h、12h组,差异有统计学意义(p<0.05),经川芎嗪治疗后,光密度值降低,TMP组12h最为明显,差异有统计学意义(p<0.05)。6.肺组织提取物NF-κB p65含量Western blot结果显示,C组肺组织抽提物含少量NF-κB p65,AO组较C组明显升高(P<0.05),与8h、12h时间点比较,4h升高最为明显,TMP组NF-κB p65下降,12h表达最低,与NS组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。结论: 1)川芎嗪能够改善ALI/ARDS大鼠肺水肿、出血及肺组织形态学改变;2)川芎嗪能够改善ALI/ARDS大鼠呼吸窘迫、缺氧的症状,对ARDS可能具有潜在的治疗价值,是治疗ARDS较好的候选药物;3)川芎嗪能够减少BALF中TNF-α、IL-1β炎症因子的生成;4)川芎嗪能够抑制核因子NF-κB的激活,降低肺组织中NF-κB表达,故川芎嗪对ALI/ARDS的保护作用可能是通过抑制NF-κB激活的途径产生。