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目的: 建立母源性细颗粒物(particulate matter2.5,PM2.5)大鼠暴露模型,观察仔鼠肺组织形态学变化,并探讨其引起肺损伤的可能机制。 方法: 1.动物模型:无特定病原体级Sprague Dawley大鼠雄性25只,雌性50只,按1∶2合笼。雌鼠阴道分泌物涂片检查,倒置显微镜下见雄鼠精子满视野视为妊娠第0天。将孕鼠简单随机分为对照组和PM2.5暴露组。从妊娠0~18 d分别将含5%二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)或 PM2.5抽提物混悬液(4个暴露组分别用0.1、0.5、2.5或7.5 mg/kg抽提物溶于5%DMSO)腹腔注射,每3天注射一次。孕鼠在妊娠20-22天自然分娩,仔鼠记为出生后第0天。 2. Micro CT评估母源性PM2.5暴露大鼠模型。 3. HE染色观察出生后1天和28天的仔鼠的肺组织形态学变化。 4.检测出生后1天仔鼠肺组织的氧化应激水平:采用黄嘌呤氧化酶法和硫代巴比妥酸法检测超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量。 5.检测HMGB1介导的炎性反应在出生后1天仔鼠肺组织的机制:免疫组化、Western blot和RT-qPCR检测HMGB1、TLR4、MyD88和NF-κB的表达水平;酶联免疫吸附测定法(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay, ELISA)检测肺组织中白介素1(Interleukin1,IL-1)、白介素6(Interleukin6,IL-6)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)浓度。 6.观察出生后1天及28天仔鼠肺泡上皮细胞的上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的相关指标E-cadherin、vimentin和α-SMA的变化,并检测TGF-β/Smad3分子机制。 7.每组按配对随机法抽取10只雄性仔鼠和10只雌性仔鼠由未暴露母鼠代哺乳至生后28天通过BUXCO PFT动物肺功能检测系统测定肺通气功能参数:功能余气量(functional residual capacity,FRC)、肺容量(total lung capacity, TLC)、深吸气量(inspiratory capacity,IC)、静态肺顺应性(chord compliance, Cchord)、用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、0.1 s用力呼气容积(forced expiratory volume in100 milliseconds,FEV100)和0.05s用力呼气容积(forced expiratory volume in50 milliseconds,FEV50)。 结果: 1. PND1仔鼠的 Micro CT活体肺脏扫描发现对照组肺实质密度均匀,耳PM2.5暴露组肺内有不同的异常密度影,且密度分析表明随着染毒剂量增加,肺实质的病变程度逐渐加重。 2. HE观察可见PND1和PND28仔鼠肺组织对照组肺泡腔大小均匀一致,肺泡间隔正常、厚度大致相同;PM2.5暴露组肺泡大小不一,肺泡腔明显缩小,部分肺泡腔甚至完全闭锁,肺泡间隔显著增厚,细胞外基质增加和灶性炎性细胞浸润。 3. PM2.5暴露组的PND1仔鼠肺组织SOD活性较对照组降低,而MDA含量较对照组增高。 4.免疫组织化学显示PND1仔鼠对照组的HMGB1表达明显低于PM2.5暴露组;Western blot和RT-qPCR也显示PM2.5暴露组的HMGB1、TLR4、MyD88和NF-κB蛋白和mRNA的表达水平均较对照组有不同程度的升高;ELISA检测显示PM2.5暴露组仔鼠肺组织IL-1、IL-6、TNF-α的含量较对照组增高。 5.免疫组织化学结果显示,PND1和PND28仔鼠的PM2.5暴露组上皮细胞标记物E-cadherin的表达较对照组降低,而间质细胞标记物α-SMA和vimentin的表达高于 PM2.5暴露组,Western blot和 RT-qPCR也显示,与对照组相比, E-cadherin的蛋白和mRNA表达水平有不同程度的降低,而α-SMA和vimentin的蛋白和mRNA表达水平有不同程度的上升。Western blot和RT-qPCR还发现TGF-β和Smad3的蛋白和mRNA表达水平较对照组升高。而且在PND28仔鼠肺组织的组间差异较PND1的变小。 6. PND28的仔鼠肺功能检测中PM-2.5和PM-7.5组IC、FRC、TLC、Cchord、FEV50/FVC和FEV100/FVC均较对照组降低,而PM-0.5组IC、TLC和 FEV100/FVC均低于对照组。 结论: 1.母源性暴露PM2.5后可对仔鼠肺组织造成损伤,改变肺组织形态结构,引起肺功能下降。 2.仔鼠肺脏的氧化应激和氧化损伤可能是母源性PM2.5暴露后对仔鼠肺组织造成损伤的重要机制之一。 3.母源性暴露PM2.5后可能通过上调仔鼠肺组织HMGB1的表达,与TLR4结合,依赖MyD88途径最终激活NF-κB,使TNF-α、IL-1、IL-6等炎症因子分泌增加,诱导和加重肺脏炎症反应,造成损伤。 4. TGF-β/Smad3信号转导通路诱导EMT的发生可能是母源性PM2.5暴露引起仔鼠肺组织病理改变的作用机制之一。