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第一部分,大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型与野百合碱肺动脉高压模型肺小动脉纤维组织比例与转化生长因子β1信号通路mRNA转录和蛋白表达水平变化的比较研究。
目的:
通过构建大鼠的颈动静脉分流型和野百合碱炎症诱导型肺动脉高压模型,观察二者在肺血管重塑过程中肺小动脉纤维组织比例的变化,以及TGFβ1信号系统中配体、受体和信号转导系统Smads的mRNA定位、转录和蛋白表达水平变化的区别,为进一步研究提供参考。
材料与方法:
36只Spargue-Dawley大鼠随机分为3组,每组12只。对照组大鼠作侧颈总动脉和颈外静脉结扎,手术模型组大鼠构建颈动静脉分流模型,药物模型组大鼠构建野百合碱模型。对照组和手术模型组在术后12周,药物模型组大鼠在术后6周测定右心室收缩压,处死后留取肺部组织标本。部分肺组织作组织学切片,作TGFβ1和TGFβ1R1mRNA的原位杂交检测。另留取部分左下肺叶标本进行Masson染色,选择直径30~100μm肺小动脉,每个标本至少选取3张切片,每切片最少选取3条肺小动脉。在Image-ProPlus6.0图像分析系统下测定纤维组织占肺小动脉总面积比例。分别测定大鼠肺组织TGFβ1、TGFpβI、TGFβRII、Smad2、Smad4和Smad7的mRNA转录水平和蛋白表达水平。
结果:
1.手术模型组和药物模型组右心室收缩压较对照组显著升高,药物模型组比手术模型组升高更明显,三组之间两两比较有统计学意义(P<0.05)。
2.手术模型组和药物模型组均可观察到显著的肺血管重塑和肺小动脉纤维化表现,两组的肺小动脉纤维组织比例较对照组均显著升高,手术模型组的纤维组织比例升高尤为明显,三组之间两两对比均有统计学意义(P<0.05)。
3.TGFβ1和TGFβRImRNA在正常大鼠肺组织中存在基础表达;在手术和药物模型中,TGFβ1和TGFβRImRNA主要定位在肺小动脉内皮细胞和血管外膜的成纤维细胞中。
4.药物模型组和手术模型组的TGFβ1信号较对照组普遍上调,手术模型组中TGFβ1和Smad7mRNA上调比药物模型组更明显(P<0.05);手术模型组中Smad2和Smad4mRNA比对照组显著下调,药物模型组中此二者mRNA比对照组显著上调,三组之间两两均数比较有统计学意义(P<0.05)。
5.手术模型组和药物模型组TGFβ1蛋白表达较对照组显著增加,手术模型组增加更显著(P<0.05);手术模型组TGFβR1、TGFβRII和Smad7蛋白表达较对照组显著增加(P<0.05),Smad2和Smad4蛋白则显著减少(P<0.05);药物模型组TGFβR1、Smad2和Smad7蛋白表达增加(P<0.05),TGFβRII和Smad4蛋白表达与对照组比较无统计学意义。
结论:
1.大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型具有操作简单,重复性好,与体肺循环分流的肺动脉高压病理生理特点相近的优点。
2.大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型与野百合碱肺动脉高压模型都可以导致实验大鼠右心室收缩压显著升高,肺小动脉纤维组织比例显著增加。两种模型均可以明显的诱导肺动脉高压和肺血管重塑过程。
3.大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型与野百合碱肺动脉高压模型中转化生长因子β1及其受体mRNA主要分布于肺血管内皮细胞和外膜成纤维细胞。
4.大鼠野百合碱肺动脉高压模型中转化生长因子β1信号通路显著上调,显示转化生长因子β1信号参与了肺动脉高压肺血管重塑的过程。
5.大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型中转化生长因子β1及其受体及Smad7蛋白表达上调,但Smad2蛋白和Smad4蛋白表达显著下调,显示大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型中转化生长因子β1信号的传递与野百合碱肺动脉高压模型不同。
第二部分,不同药物干预下大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型肺小动脉纤维组织比例与转化生长因子β1信号通路mRNA转录和蛋白表达水平的变化研究。
目的:
选择三种作用机制不相同的药物分别单独对大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型进行干预,了解这些药物对肺血管重塑和肺小动脉纤维化程度的影响,同时观察TGFβ1信号通路在这些药物干预后是否存在不同的改变,以及这些改变和形态学变化之间的趋势是否相一致。
材料与方法:
60只Spargue-Dawley大鼠随机分为5组,每组12只。对照组大鼠作一侧颈总动脉和颈外静脉结扎,手术模型组和三组药物干预组大鼠构建颈动静脉分流模型,药物干预组分组及药物干预剂量:贝前列素组(Beraprost,DornerR,100μg/kg),1组为辛伐他汀组(Simvastatin,SimcorR,4mg/kg),1组为氯吡格雷组(Clopidogrel,TalcomR,10mg/kg),给药途径为口饲。对照组和手术模型组给予食水,其他组给予相应药物,给药频率为每日一次。连续喂养12周后处死试验动物留取肺部组织标本。部分左下肺叶标本固定切片后进行Masson染色,选择直径30~100μm肺小动脉,每个标本至少选取3张切片,每切片最少选取3条肺小动脉。在Image-ProPlus6.0图像分析系统下测定纤维组织占肺小动脉总面积比例。分别测定大鼠肺组织TGFβ1、TGFβR1、TGFβRII、Smad2、Smad4和Smad7的mRNA转录水平和蛋白表达水平。
结果:
1.手术模型组和药物干预组均可以观察到程度不等的肺小动脉重塑情况;贝前列素组和辛伐他汀组的肺小动脉重塑情况较对照组轻,氯吡格雷组则与对照组接近。
2.手术模型组和药物干预组的肺小动脉纤维组织比例均较对照组显著增加(P<0.05);贝前列素组和辛伐他汀组的肺小动脉纤维组织比例较对照组显著降低,辛伐他汀组的下降程度更加显著(P<0.05);氯吡格雷组的肺小动脉纤维组织比例较对照组没有统计学差异。
3.贝前列素组TGFβ1信号通路中TGFβ1、TGFβRI和Smad7mRNA转录水平较手术模型组有所下降,Smad2和Smad4mRNA转录水平则有所回升,但所有指标与对照组比较仍有统计学意义(P<0.05);在蛋白表达水平贝前列素组仅TGFβRI显著下降,其他指标的蛋白表达水平均与空白组没有统计学意义。
4.辛伐他汀组TGFβ1信号通路中TGFβ1、TGFβRI和Smad7mRNA转录水平与对照组没有显著差异,Smad4mRNA转录水平则出现显著下调,较对照组、手术模型组均有统计学意义(P<0.05);蛋白表达水平,辛伐他汀组各指标与手术模型组相比趋势基本相反,TGFβRI和Smad4蛋白水平较对照组明显下降,尤以TGFβRI明显,其他指标与对照组比较没有统计学意义。
5.氯吡格雷组TGFβ1信号通路mRNA转录水平变化趋势类似手术模型组,基本都较对照组明显上调,但Smad2和Smad4mRNA转录水平氯吡格雷组显著高于手术模型组;蛋白表达水平,氯吡格雷组TGFβ1和Smad2蛋白表达显著升高,较对照组有显著差异(P<0.05),其他指标则与对照组没有显著差异,氯吡格雷组Smad2和Smad4蛋白表达较手术模型组显著增加,Smad7蛋白表达则显著低于对手术模型组(P<0.05)。
结论:
1.对大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型单独给予贝前列素或者辛伐他汀干预均可以有效的减轻肺小动脉纤维化程度,但不能完全阻止肺小动脉纤维化的发生;单独给予氯吡格雷则未能减轻肺小动脉纤维化程度。
2.对大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型单独给予贝前列素或者辛伐他汀干预均可以有效抑制TGFβ1信号通路,特别是TGFβRI蛋白表达水平;辛伐他汀下调TGFβRI蛋白表达水平的作用更强;单独给予氯吡格雷对TGFβ1和受体表达没有明显的影响,但可以显著上调Smad2蛋白的表达水平。
3.抑制TGFβ1信号通路可以减轻大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型肺小动脉纤维化程度;但是仅抑制TGFβ1信号通路不能完全阻止肺小动脉纤维化的发生。
4.辛伐他汀对大鼠颈动静脉分流肺动脉高压模型肺血管重塑有确实的治疗效果,可以考虑作为治疗肺动脉高压的新的辅助药物。