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目的:通过观察重组水蛭素对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠小气道壁厚度、平滑肌和胶原厚度以及支气管肺组织中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量和磷酸化细胞外信号调节激酶(p-ERK)表达的影响,探讨重组水蛭素对COPD大鼠气道重塑的作用及其可能机制。方法:将30只健康SD雄性大鼠,随机分为对照组、模型组、干预组,每组10只。模型组和干预组在第1、15日气管内注入脂多糖(LPS)200μl,第2~14日及16~28日每日2次香烟烟熏,建立COPD大鼠模型。对照组第1、15日气管内注入生理盐水200μl。干预组每日皮下注射300μl重组水蛭素液(含重组水蛭素1.5mg/Kg)1次,而对照组和模型组每日皮下注射300μl生理盐水1次。观察大鼠一般状况;测定支气管肺泡灌洗液(BALF)的细胞总数和分类;苏木精-伊红(HE)染色观察支气管肺组织病理学改变;Masson染色观察小气道壁胶原沉积情况;图像分析系统测量并计算肺泡平均内衬间隔(MLI)、平均肺泡数(MAN)以及小气道管壁厚度、平滑肌和胶原厚度;酶联免疫吸附试验法(ELISA)测量肺组织匀浆中TNF-α含量,免疫组化法染色测定支气管肺组织中p-ERK的表达。结果:(1)大鼠一般状况:对照组大鼠精神好,活动好、反应灵敏、毛发洁白润泽,进食好,无咳嗽,呼吸平稳。模型组大鼠精神萎靡、活动差、反应迟钝、毛发枯黄无光泽,进食减少,后期咳嗽明显且呼吸急促。干预组大鼠精神可,活动可、反应灵敏、毛发略发黄、有光泽,进食可,无明显咳嗽及呼吸急促,较模型组明显改善。(2)肺大体标本观察:对照组大鼠两肺体积正常,表面光滑,呈粉红色,无斑点。模型组大鼠两肺体积明显膨大,呈苍白、部分肺表面可见黑色斑点。干预组大鼠两肺体积略增大,表面光滑,呈淡粉红色,无斑点。(3)支气管肺组织病理观察:对照组大鼠结构正常。模型组大鼠气道黏膜上皮排列紊乱,纤毛上皮部分脱落,纤毛粘连倒伏,气道杯状细胞增生,支气管壁、平滑肌增厚明显,胶原蛋白沉积增加,管腔明显狭窄,小气道腔内分泌物多,气管及周围可见大量炎性细胞浸润,肺泡壁断裂、肺泡融合、肺泡腔不规则的扩大。干预组大鼠支气管肺组织病理改变较模型组明显改善。(4)BALF中细胞总数和分类:模型组细胞总数(6.48±0.25×10~8/L)、中性粒细胞比率(30.56±2.02%)分别较对照组细胞总数(1.82±0.11×10~8/L)、中性粒细胞比率(12.5±1.51%)显著升高(均P<0.01)。干预组细胞总数(3.23±0.20×10~8/L)、中性粒细胞比率(24.8±2.66%)分别较模型组显著下降(均P<0.01)。(5)肺泡结构定量分析:模型组MLI(95.69±8.93×10-6m)较对照组(47.59±4.33×10-6m)明显升高(P<0.01),而MAN(90.31±9.49×10~6个/㎡)较对照组(154.87±6.75×10~6个/㎡)明显降低(P<0.01)。干预组MLI(70.36±7.57×10-6m)较模型组明显降低(P<0.01),而MAN(125.64±5.73×10~6个/㎡)较模型组明显升高(均P<0.01)。(6)支气管形态学测量分析:模型组小气道管壁厚度(35.53±2.24μ㎡/μm)、平滑肌厚度(22.27±1.97μ㎡/μm)、胶原厚度(11.06±1.88μ㎡/μm)分别较对照组小气道管壁厚度(19.33±1.62μ㎡/μm)、平滑肌厚度(11.4±1.23μ㎡/μm)、胶原厚度(5.62±1.07μ㎡/μm)显著增加(均P<0.01)。干预组小气道管壁厚度(25.76±2.18μ㎡/μm)、平滑肌厚度(16.06±2.03μ㎡/μm)、胶原厚度(8.08±1.6μ㎡/μm)分别较模型组均显著降低(均P<0.01)。(7)肺组织匀浆中TNF-α含量和肺组织p-ERK表达的测定:模型组TNF-α含量(244.4±8.18ng/L)和p-ERK表达(0.34±0.04)分别较对照组TNF-α含量(144.68±6.16ng/L)和p-ERK表达(0.12±0.02)明显增加(均P<0.01);干预组TNF-α含量(205.3±9.77ng/L)和p-ERK表达(0.25±0.02)较模型组均明显减低(均P<0.01)。(8)模型组和干预组大鼠气道壁厚度、平滑肌和胶原厚度分别与肺组织匀浆中TNF-α的含量呈正相关(分别r=0.854,0.771,0.652,均P<0.01)。同时,模型组和干预组大鼠气道壁厚度、平滑肌和胶原厚度分别与支气管肺组织p-ERK的表达也呈正相关(分别r=0.793,0.703,0.600,均P<0.01)。结论:香烟烟熏联合气管内注入LPS可以成功建立COPD大鼠模型。重组水蛭素可减低COPD大鼠小气道平滑肌、胶原蛋白、管壁厚度,从而减轻COPD大鼠的气道重塑。重组水蛭素可以减少COPD大鼠支气管肺组织中TNF-α的含量、p-ERK的表达。COPD大鼠小气道平滑肌、胶原蛋白、管壁厚度与支气管肺组织TNF-α的含量、p-ERK的表达均呈正相关。重组水蛭素减轻COPD大鼠气道重塑机制可能与降低支气管肺组织中TNF-α的含量、减少p-ERK表达有关。