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目的:肺动脉高压是肺纤维化的常见并发症。本室以往的研究已发现,在气管内滴注BLM14天,模型大鼠出现肺动脉高压,但其形成机制,目前尚不清楚。肺动脉壁胶原沉积是肺动脉高压维持发展的一个关键环节。结缔组织生长因子是直接促进胶原纤维沉积的细胞因子。罗格列酮是过氧化物酶体增殖活化受体γ的激动剂,本室以往研究发现,RSG具有缓解BLM诱导的肺动脉高压的作用,但其作用机制,尚不清楚。本研究通过整体和离体实验观察气管内滴注BLM后第14天,大鼠肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维含量的变化、肺动脉壁内皮层和平滑肌层CTGF的表达以及RSG对上述变化的影响,以阐明肺纤维化初期肺动脉高压形成及RSG抗肺动脉高压的作用机制,并为寻找其治疗靶点及药物提供实验资料。
第一部分博莱霉素诱导肺纤维化初期肺动脉壁CTGF的表达
方法:采用天狼星红染色法,观察气管内滴注BLM14天,大鼠肺动脉主干及肺内动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原含量的变化;并用免疫组织化学染色,观察大鼠肺动脉主干及肺内动脉壁CTGF表达及其分布的变化。
健康清洁级Sprague-Dawley雄性大鼠12只,随机分为两组:①Control组:一次性气管内滴入生理盐水;②BLM组:一次性气管内滴入BLM。
两组大鼠分别于造模后第14天取材。经颈动脉放血处死动物,用4%多聚甲醛溶液固定肺动脉主干及部分左肺组织。固定后的组织经脱水、透明、石蜡包埋后切片,用于天狼星红染色和免疫组织化学染色。JEDA-801D形态学图像分析系统分别计算肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原天狼星红染色的阳性面积百分比、CTGF免疫组织化学染色阳性的平均光密度值及阳性面积百分比。所有数据均用均数±标准差表示,采用SPSS13.0统计软件,两样本均数比较采用t检验,以P<0.05为有显著性差异。
结果:1.滴注BLM大鼠肺动脉主干Ⅰ、Ⅲ型胶原含量的变化滴注BLM大鼠肺动脉主干血管壁Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维染色面积与Control组相比均明显增多;Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积比值与Control组相比增大;Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维的增多突出表现为平滑肌层,尤其Ⅰ型胶原纤维增多更为明显。
2.滴注BLM大鼠肺内动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原含量的变化滴注BLM大鼠肺内动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积与Control组相比均明显增多;但BLM大鼠Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积比值与Control组相比,其差异却无统计学意义。
3.滴注BLM后大鼠肺动脉主干CTGF含量的变化滴注BLM大鼠肺动脉主干CTGF免疫阳性表达与Control组相比明显增多,而BLM组增多主要在平滑肌层。
4.滴注 BLM后大鼠肺内动脉壁CTGF含量的变化滴注BLM大鼠肺内动脉壁内皮和平滑肌细胞CTGF的免疫阳性表达与Control组大鼠相比也明显增多。
小结:气管内滴入BLM14天,大鼠肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的含量明显增多;肺动脉壁平滑肌层和内皮层CTGF的表达也明显增加。这可能是BLM致肺纤维化初期肺动脉高压维持和发展的重要机制之一。
第二部分罗格列酮对博莱霉素诱导肺纤维化初期肺动脉壁CTGF表达的影响
方法:采用与第一部分相同的方法,观察RSG对肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原和CTGF表达变化的影响。
健康清洁级Sprague-Dawley雄性大鼠36只,随机分为四组:①NS+NS组:一次性气管内滴入生理盐水,NS灌胃14天;②BLM+NS组:一次性气管内滴入BLM,NS灌胃14天;③BLM+RSG组:一次性气管内滴入BLM,RSG灌胃14天;④NS+RSG组:一次性气管内滴入生理盐水,RSG(灌胃14天。
四组大鼠分别于造模后第14天取材。其中,BLM+NS组有6只大鼠肺动脉取出后立即被置于4%多聚甲醛中固定,另外12只大鼠的肺动脉在体外孵育(DMEM培养液,37℃,5%CO2)24小时后被置于4%多聚甲醛溶液中固定。体外孵育分两组:分别为单纯培养液组(DMEM)和RSG孵育组(DMEM中含RSG10μmmol/L),每组6只大鼠。所有数据均用均数±标准差(x±s)表达,采用SPSS13.0统计软件,整体给药数据用单因素方差分析,多个样本均数间的两两比较用最小显著差法(LSD),离体给药数据采用两样本均数比较t检验,以P<0.05为有显著性差异。
结果:1、RSG对滴注BLM后大鼠肺动脉主干Ⅰ、Ⅲ型胶原含量变化的影响NS+NS组大鼠肺动脉主干平滑肌层有少量Ⅰ、Ⅲ型胶原。NS+NS组,NS+RSG组,大鼠肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积及Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积比值分别为(2.35±0.46,0.33±0.02,7.12±0.92);(2.42±0.37,0.35±0.02,7.29±0.92)。两组相比,其差异均无统计学意义(P>0.05)。BLM+NS组肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积及Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积比值分别为(4.56±0.63,0.51±0.07,9.21±0.89)均明显多于NS+NS组(P<0.05)。BLM+RSG组肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积及Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积比值分别为(2.33±0.49,0.34±0.02,6.78±1.07),与BLM+NS组相比均明显减少(P<0.05)。离体水平RSG孵育组(DMEM中含RSG10μmmol/L)肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积(7.39±0.51,2.32±0.26)与单纯DMEM孵育组(7.74±1.83,2.08±0.37)相比,其差异均无统计学意义(P>0.05)。
2、RSG对滴注BLM后大鼠肺内动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原含量变化的影响NS+NS组大鼠肺内动脉壁平滑肌层有少量Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维;NS+RSG组肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积分别为(1.99±0.14,1.06±0.12),与NS+NS组(1.86±0.52,1.05±0.14)相比,其差异均无统计学意义(P>0.05)。BLM+NS组肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维染色面积分别为(4.58±0.67,2.23±0.25),与NS+NS组相比均显著增多(P<0.01)。BLM+RSG组肺动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积分别为(1.85±0.16,0.99±0.12),与BLM+NS组相比均明显减少(P<0.01)。NS+NS组、BLM+NS组、BLM+RSG组、NS+RSG组肺内动脉壁Ⅰ、Ⅲ型胶原染色面积比值分别为(2.03±0.51)、(2.32±0.68)、(2.06±0.15)和(1.98±0.07),BLM+NS组与其他三组比较偏高些,但四者相比无统计学意义(P>0.05)。
3、RSG对滴注BLM14天后大鼠肺动脉主干CTGF含量变化的影响NS+NS组大鼠肺动脉壁各层均有少量CTGF免疫阳性表达的细胞。NS+RSG组大鼠肺动脉壁内皮细胞、平滑肌细胞CTGF免疫阳性表达(平均光密度0.33±0.01,阳性面积1.26±0.39)与NS+NS组(平均光密度0.32±0.03,阳性面积1.38±0.43)相比,其差异无统计学意义(P>0.05)。而BLM+NS组(平均光密度0.41±0.02,阳性面积8.79±1.17)明显强于NS+NS组(P<0.05)。BLM+RSG组(平均光密度0.33±0.04,阳性面积1.23±0.52)明显弱于BLM+NS组(P<0.05),但与NS+NS组、NS+RSG组相比大鼠肺动脉壁内皮细胞、平滑肌细胞CTGF的表达变化不明显(P>0.05)。离体水平RSG孵育组(DMEM中含 RSG10μmmol/L)肺动脉壁CTGF免疫阳性表达(平均光密度0.30±0.01,阳性面积1.78±0.26)弱于单纯DMEM孵育组(平均光密度0.36±0.02,阳性面积5.16±1.14)(P<0.05)。
4、RSG对滴注BLM后大鼠肺内动脉壁CTGF含量变化的影响NS+NS组肺内动脉壁有少量CTGF的表达(平均光密度0.30±0.02,阳性面积1.08±0.32)。与NS+NS组相比,NS+RSG组大鼠肺内动脉壁平滑肌细胞CTGF的表达无明显变化(平均光密度0.29±0.02,阳性面积0.99±0.21)(P>0.05);BLM+NS组(平均光密度0.42±0.05,阳性面积12.1±1.87)明显强于NS+NS组(P<0.05)。BLM+RSG组(平均光密度0.28±0.01,阳性面积1.05±0.34)明显弱于BLM+NS组(P<0.05),但与NS+NS组、NS+RSG组相比,其差异均无统计学意义(P>0.05)。
小结:整体给药,RSG可降低BLM诱导的肺纤维化初期肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的含量,并抑制肺动脉壁平滑肌层和内皮层CTGF的表达;离体给药,RSG对肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的含量的影响不明显,但可抑制肺动脉壁平滑肌层和内皮层CTGF的表达。这可能是RSG降低肺动脉高压的机制之一。
结论:1、气管内滴入BLM14天,大鼠肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的含量明显增多,肺动脉壁平滑肌层和内皮层CTGF的表达也明显增加,这可能是BLM致肺纤维化初期肺动脉高压维持和发展的重要机制之一。
2、整体给药,RSG可降低BLM诱导的肺纤维化初期肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的含量,并抑制肺动脉壁平滑肌层和内皮层CTGF的表达;离体给药,RSG对肺动脉壁平滑肌层Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的含量的影响不明显,但可抑制肺动脉壁平滑肌层和内皮层CTGF的表达。这可能是RSG降低肺动脉高压的机制之一。