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目的:卡氏肺孢子虫肺炎(Pneumocystiscariniipneumonia,PCP)是由卡氏肺孢子虫(Pneumocystiscarinii,Pc)寄生于肺部引起的一种严重的致命性肺炎,也是艾滋病(AIDS)等各类先天或后天免疫机能低下患者常见的并发症和主要死亡原因。目前,国内外主要以戊烷脒或复方新诺明治疗本病,但都因存在严重的毒副作用,使其应用受到了限制。大蒜素是百合科多年生宿根草本植物大蒜提取物,主要有效成分为三硫二丙烯(Trisulfide.di-2-propnyl),据文献报道对多种细菌、真菌及原虫均有一定的杀灭作用,还具有提高宿主免疫力之功效,但对卡氏肺孢子虫肺炎是否具有治疗效果尚未见报道。本研究应用地塞米松连续肌肉注射Wistar大鼠建立肺孢子虫肺炎(PCP)动物模型,用大蒜素治疗实验大鼠,通过各组大鼠肺重、肺重/体重比值、肺印片中每100个油镜视野肺孢子虫包囊均数、肺组织病理学改变等指标考核疗效,研究大蒜素对大鼠卡氏肺孢子虫肺炎的治疗效果;通过光镜下、电镜下观察各组大鼠肺组织中肺孢子虫包囊形态结构改变,探讨大蒜素抗卡氏肺孢子虫作用机制;同时还观察了卡氏肺孢子虫包囊在PCP大鼠不同5个肺叶中的分布,为卡氏肺孢子虫感染病原学诊断提供基础资料。
方法:正常雌性Wistar大鼠40只,体重180~275g。按文献报告方法建立大鼠肺孢子虫肺炎(PCP)动物模型。然后将PCP大鼠随机分成3组:大蒜素实验治疗组(A组)、复方新诺明治疗对照组(B组)和PCP模型对照组(C组)。A组给予大蒜素治疗,剂量10mg/kg,1次/d,连续7d,后腿肌肉深部注射;B组给予复方新诺明治疗,剂量250mg/kg·d,分2次灌胃给药,连给7d;C组不给予任何药物治疗。在治疗过程中观察各组大鼠摄食、活动、毛发、呼吸等变化;在治疗开始和治疗结束时每只大鼠各称重1次,计算每组大鼠治疗前后体重变化均数;治疗结束3天后,剖杀各组大鼠,肉眼观察大鼠肺脏表面及切面有无病变;然后称全肺湿重,计算每组大鼠肺重、肺重/体重均数;制作每只大鼠4个主要肺叶肺组织印片,固定染色后,油镜下观察肺孢子虫包囊形态,计数100个油镜视野肺孢子虫包囊总数,计算每组大鼠100个油镜视野包囊均数;常规制作每只大鼠肺组织病理切片、肺组织超薄切片,光学显微镜下、电子显微镜下观察肺组织病理改变、卡氏肺孢子虫包囊形态改变。
对于PCP模型组大鼠,制作不同5个肺叶(右肺前、中、副、后叶,左肺叶)肺组织印片各1张,固定染色后,计数100个油镜视野肺孢子虫包囊总数,计算不同5个肺叶100个油镜视野包囊均数。
结果:
1大鼠一般状况在治疗前,三组大鼠普遍存在少动厌食、体毛蓬松、毛色灰暗、呼吸困难等表现。经大蒜素治疗、复方新诺明治疗后,两组大鼠食欲增加、毛色光泽,呼吸困难减轻,而对照组无明显改善。
2大鼠体重变化,肺重、肺重/体重比各组大鼠在实验结束时的平均体重均有所下降,其中PCP模型对照组下降最明显,但经统计学分析,差异无显著性(P>0.05)。大蒜素治疗组、复方新诺明治疗对照组、PCP模型对照组大鼠平均肺重、肺重/体重比分别为1.73±0.17、0.84±0.12;1.73±1.06、0.84±0.15;2.31±0.35、1.25±0.35,对以上数据进行统计学分析(方差检验),PCP模型对照组最高,且与其他两组比较差异均有显著性(P<0.05)。
3肺印片中肺孢子虫包囊形态观察PCP模型对照组观察到的包囊,大多为正常形态的成熟包囊,形态不典型包囊(主要是未成熟包囊)仅为19.60%。大蒜素治疗组观察到的包囊中,形态不典型包囊为47.81%,表现在内部结构不清晰,空泡较多,囊内小体细胞核碎片状。复方新诺明治疗组观察到包囊中,形态不典型者占53.28%,包囊变化与大蒜素治疗组相似。两个治疗组不典型包囊比率显著高于对照组,差异具有显著性(P<0.05)。
4肺印片中肺孢子虫包囊计数大蒜素治疗组、复方新诺明治疗对照组、PCP模型对照组大鼠肺印片中每100个油镜视野肺孢子虫包囊均数分别为21.39±20.55、22.37±30.03、57.70±20.24,经统计学分析,大蒜素治疗组和复方新诺明治疗组每100油镜视野肺孢子虫包囊均数均明显低于PCP模型对照组,差异有显著性(P<0.01);大蒜素治疗组包囊减少率为62.93%,略高于复方新诺明治疗组61.23%,但无统计学意义。
5肺脏大体观察PCP模型对照组大鼠肺脏肿胀增大,表面粗糙不平,质地较硬,灰褐色,肺表面及切面有米粒大小灰白色结节样病灶,挤压后切面有粘稠样渗出物溢出;大蒜素治疗组大鼠肺脏肿胀较轻,质地较软,暗红色,表面及切面结节样病灶明显减少;复方新诺明治疗组大鼠肺脏变化与大蒜素治疗组接近,两组区别不明显。
6肺组织病理学观察PCP模型对照组呈现典型间质性肺炎病理改变,即肺泡腔变小,肺泡上皮增生,间隔增宽,间质内有以淋巴细胞、嗜酸性粒细胞为主的细胞浸润,肺泡腔内充满淡红色泡沫样渗出物。经大蒜素治疗组大鼠肺部炎症明显较轻,与复方新诺明治疗组接近,即肺泡腔大小不一,肺泡间隔较薄,肺泡腔内炎性渗出物较少或无。
7肺组织、肺孢子虫超微结构观察PCP模型对照组大鼠肺组织炎性病变明显,肺泡上皮和肺泡腔内肺孢子虫包囊和滋养体较多,个别肺泡腔内包囊和滋养体成堆。观察到的包囊、滋养体形态结构正常、完整。经大蒜素治疗组大鼠肺组织病变明显减轻,观察到的包囊形态结构发生明显改变,表现在包囊内出现空泡,大小不等,个体较大的空泡将残留胞质及细胞器挤到包囊的边缘;囊壁轻度增厚,偶见破裂,在囊壁破裂附近出现嗜锇性较强的髓样结构;个别受损严重的包囊内虫体空化,内部结构消失。没有观察到滋养体。复方新诺明治疗组观察结果与大蒜素治疗组相似。
8PCP模型组大鼠不同5个肺叶印片中肺孢子虫包囊计数在大鼠右肺副叶,左肺叶,右肺前叶,右肺中叶100个油镜视野肺孢子虫包囊数量较多,依次为63.78±28.23、55.78±16.81、55.67±19.67、51.33±28.77,4个肺叶间差异均无显著性(P>0.05);右肺后叶最低,为25.89±15.36,与其他4个肺叶相比,差异均具显著性(P<0.05)。
结论:
1大蒜素治疗后大鼠一般状况(饮食、毛色、活动、呼吸等)有所改善;大鼠平均肺重、肺重/体重比值降低;光镜和电镜观察,肺组织炎性病变减轻,肺泡间隔变薄,肺泡腔内炎性渗出物减少或消失,说明大蒜素对实验大鼠卡氏肺孢子虫肺炎有一定的治疗作用,以上考核指标与复方新诺明治疗组比较,差异无显著性,提示大蒜素治疗效果接近复方新诺明。
2经大蒜素治疗后大鼠肺印片和超薄切片中肺孢子虫包囊数量较少,明显低于未用药治疗的模型对照组,说明大蒜素可减少PCP大鼠肺组织内的包囊数量。
3光镜和电镜观察,大蒜素治疗后肺孢子虫包囊形态结构发生一定改变,表现在包囊内出现空泡,囊内小体溶解破坏等,提示大蒜素对大鼠卡氏肺孢子虫可能具有直接破坏作用;电镜下观察,经大蒜素治疗后部分包囊囊壁轻度增厚,偶见破裂,在囊壁破裂附近出现嗜锇性较强的髓样结构,提示大蒜素可能作用于卡氏肺孢子虫的膜系结构。
4卡氏肺孢子虫包囊在PCP大鼠不同5个肺叶的分布,以右肺副叶,左肺叶,右肺前叶,右肺中叶感染数量较多,右肺后叶感染数量最少,差异具有显著性,提示采用病原学方法检查大鼠肺组织中卡氏肺孢子虫包囊时,从右肺副叶,左肺叶,右肺前叶,右肺中叶取材检出率较高。