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目的:观察肺间质纤维化大鼠肺组织中转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGF-β1)、核转录因子-κBp65(nuclearfactor-kappaBp65,NF-κBp65)蛋白的表达,以及复方鳖甲方的干预作用,探讨复方鳖甲方防治肺间质纤维化的作用机制,为复方鳖甲方防治肺间质纤维化提供形态学依据。
材料与方法:选用SD雄性大鼠180只,体重200~220g。随机分为假手术组、模型组、复方鳖甲方低剂量组、中剂量组、高剂量组;醋酸强的松组,共6组,每组30只。博莱霉素常规造模的同时给药,假手术组和模型组每天灌胃生理盐水,其余4组灌药进行防治。各组分别于7天、14天、28天随机抽取十只大鼠,麻醉后颈主动脉切开,4%多聚甲醛液灌流固定。8只制成光镜标本,进行HE和Masson染色、免疫组化SP法染色,结合图像半定量分析技术对肺组织中TGF-β1和NF-κBp65的表达情况进行观察。2只麻醉后快速开胸取肺组织,制作电镜标本。
结果:
1光镜下HE染色结果
假手术组:肺组织结构清晰,肺泡间隔未见增厚,无水肿、炎症及纤维化表现,肺泡腔内无明显渗出。
模型组:各时期均表现有程度不等的肺泡炎症,其中以第7天最重,肺泡腔及肺间质内有大量炎性细胞浸润,肺泡隔水肿,轻度增宽,并可见纤维增生灶。14天组肺泡炎症有所减轻,成纤维细胞增生,肺泡腔变窄。28天组肺呈中~重度肺纤维化改变,肺泡结构破坏或消失,少量炎性细胞浸润,肺组织以胶原沉积,肺纤维化改变为主。
复方鳖甲方低、中、高剂量组:肺泡炎症及肺纤维化程度均较模型组明显减轻,7天组肺组织炎性细胞浸润区域较模型组明显减少。14天组肺呈轻~中度肺泡炎改变,肺组织结构较博莱霉素模型组完整,成纤维细胞增殖减轻,病变程度较同期模型组轻。28天组肺呈轻~中度肺纤维化改变,病变范围局限,只有少量的纤维增生灶。
醋酸强的松组:肺泡炎症及肺纤维化程度均较模型组减轻。7天组炎细胞浸润较模型组少。14天组肺呈轻~中度肺泡炎改变,肺泡隔略厚,病变程度较同期模型组轻。28天组肺呈轻~中度肺纤维化改变,病变范围较局限,部分肺泡间隔增宽呈现纤维化。
图像分析结果显示,复方鳖甲方防治后肺泡腔面积明显增加,肺泡炎症及纤维化面积明显减少,尤以中小剂量组为佳。
2Masson染色结果
假手术组:7天组、14天组、28天组仅在细支气管周围及肺泡间隔存在少量纤细胶原纤维。
模型组:7天组时肺泡间隔、细支气管周围、小血管周围以及纤维增生灶内组织,均可见染成蓝绿色的胶原纤维,说明7天时既有纤维增生。14天组在增宽的肺泡间隔、各级支气管周围、各级血管周围可见蓝绿色胶原纤维增生。28天组大鼠肺泡壁及间隔、呼吸性和终末细支气管周围可见大量蓝绿色胶原纤维增生。尤其细支气管壁、纤维化实变区和血管周围胶原纤维含量增多。
复方鳖甲方低、中、高剂量组:7天组仅在小支气管周围有少量胶原显示。14天组肺泡间隔、各级支气管周围仅见少量纤细的胶原纤维。28天组肺纤维化程度较低,胶原纤维总含量较少,支气管周围及肺泡间隔有极少量胶原纤维。低剂量组和中剂量组胶原纤维含量更少,接近于正常对照组。
醋酸强的松组:7天组仅在小支气管周围有少量胶原显示。14天组胶原含量介于模型组和药物组之间。28天组增宽的肺泡间隔,部分细支气管周围胶原含量较高,肺泡间隔有少量胶原沉积。
3电镜观察结果
假手术组:大鼠肺泡上皮结构完整,细胞间紧密连接,外侧有基膜,部分毛细血管基膜与Ⅰ型肺泡上皮细胞基膜相邻处多直接相贴而融合。Ⅱ型肺泡上皮细胞完整,微绒毛较多,胞质内板层小体形态规整,数量较少,体积较小。
模型组:7天组Ⅱ型肺泡上皮细胞微绒毛变稀少或消失,胞质内板层小体增多增大,空泡样变,且分泌到肺泡腔内,线粒体肿胀、峭断裂,肺间质及肺泡腔内炎性细胞多,内含大量溶酶体及吞噬颗粒,7天后即可见肺间质内有成束状胶原纤维。14天组Ⅰ型肺泡上皮细胞水肿,甚至剥脱,上皮细胞外基膜区域性折叠、扭曲或缺损,Ⅱ型肺泡上皮细胞增生、肿胀、胞质内板层小体增多,成纤维细胞增生,功能活跃,胞浆内粗面内质网丰富,间质胶原纤维增生。28天组间质胶原纤维大量堆积,可见纵横交错的胶原纤维束,Ⅱ型肺泡上皮细胞较前减少。
复方鳖甲方低、中、高剂量组:7天组Ⅰ型肺泡上皮细胞水肿不明显,Ⅱ型肺泡上皮细胞内板层小体形态规整、数量较少、体积较小。14天组Ⅱ型肺泡上皮细胞内板层小体形态规整、数量较少、体积较小。上28天组药物各组Ⅱ型肺泡上皮细胞内板层小体数量少,排列致密,间质有部分胶原纤维,量少,较纤细。
醋酸强的松组:7天组Ⅱ型肺泡上皮细胞少数板层小体空泡样变,微绒毛较丰富。14天组Ⅱ型肺泡上皮细胞内板层小体形态规整、数量较少、体积较小。28天组肺组织结构较模型组完整,大部分上皮细胞的基膜完好,成纤维细胞的增生及间质胶原纤维的沉积范围及程度均显著轻于模型组,肺间质中胶原纤维含量不多。
4.免疫组化结果
4.1肺组织TGF-β1蛋白表达结果
4.1.1假手术组:大鼠的肺泡巨噬细胞的胞浆可发现少量TGF-β1蛋白弱表达,余者均为阴性,半定量分析结果为0.153±0.013。
4.1.2模型组:大鼠的肺泡间质细胞、肺泡巨噬细胞、上皮细胞中TGF-β1表达明显增强,7天时表达最强,14、28天时TGF-β1表达较7天减少,强度也有所减弱,但始终处于较高水平。半定量分析结果7天、14天、28天分别为0.257±0.018、0.224±0.019、0.221±0.015,与假手术组相比有显著差异或有差异P<0.01或P<0.05。
4.1.3复方鳖甲方低、中、高剂量组:TGF-β1阳性表达部位同模型组,半定量分析显示其表达程度较模型组明显减弱,低剂量组7天、14天、28天分别为0.168±0.024、0.163±0.019、0.162±0.023,中剂量组7天、14天、28天分别为0.176±0.025、0.172±0.019、0.165±0.020,高剂量组7天、14天、28天分别为0.182±0.023、0.179±0.019、0.169±0.022,与模型组相比,有显著差异或有差异P<0.01或P<0.05。
4.1.4醋酸强的松组:TGF-β1阳性表达部位同模型组,经半定量分析显示,其表达程度较模型组明显减弱,但略高于防治组。半定量分析结果7天、14天、28天分别为0.196±0.017、0.185±0.013、0.181±0.013,与模型组相比,有差异P<0.05。
4.2大鼠肺组织NF-κBp65蛋白表达结果:
实验结果表明,NF-κBp65在支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞、肺泡巨噬细胞都有表达。
4.2.1假手术组:大鼠肺组织部分细胞浆呈浅染色(棕色)。半定量分析结果为0.180±0.014。
4.2.2模型组:7天组大鼠肺组织细胞质内可见棕色颗粒,呈现阳性表达,半定量分析结果为0.307±0.019,与假手术组相比有显著差异P<0.01。14天组大鼠肺组织细胞浆内见分布均匀的棕色颗粒,有些已进入到细胞核,半定量分析结果为0.344±0.018,与假手术组相比有显著差异P<0.01。28天组大鼠肺组织中细胞浆及胞核内见分布均匀的棕色颗粒。半定量分析结果为0.403±0.016,与假手术组相比有显著差异P<0.01。
4.2.3复方鳖甲方低、中、高剂量组:7天组大鼠肺组织细胞部分细胞质可见少量棕色颗粒,呈现弱阳性表达。14天组大鼠肺组织细胞细胞质可见棕色颗粒,呈现阳性表达,但细胞核内未发现棕色颗粒。28天组NF-κB65的阳性表达则偏重于胞质。细胞核内有极少量棕色颗粒。低剂量组半定量分析结果7天、14天、28天分别为0.223±0.025、0.231±0.018、0.267±0.028,中剂量组半定量分析结果7天、14天、28天分别为0.221±0.023、0.237±0.014、0.273±0.021,高剂量组半定量分析结果7天、14天、28天分别为0.238±0.022、0.249±0.018、0.279±0.024,与模型组相比,有显著差异或有差异P<0.01或P<0.05。
4.2.4醋酸强的松组:7天组大鼠肺组织细胞部分细胞质可见少量棕色颗粒,呈现弱阳性表达。14天组大鼠肺组织细胞胞质可见棕色颗粒,呈现阳性表达,但细胞核内未发现棕色颗粒。28天组NF-κB65的阳性表达则偏重于胞质,细胞核内有少量棕色颗粒。半定量分析结果7天、14天、28天分别为0.259±0.018、0.268±0.012、0.312±0.016,与模型组相比有显著差异或有差异P<0.01或P<0.05。
结论:
1光镜下肺组织病理检测及电镜下超微结构观察肯定了本研究中肺间质纤维化大鼠模型复制的成功以及复方鳖甲方具有防治肺间质纤维化的作用。
2免疫组化TGF-β1结果表明:复方鳖甲方能抑制TGF-β1的活性和表达,从而减少基质的沉积,具有防治肺间质纤维化的作用。
3免疫组化NF-κBp65结果表明:复方鳖甲方能抑制NF-κBp65的活性和表达,进而抑制或减弱NF-κBp65下游基因的生物学效应,具有防治肺间质纤维化的作用。