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目的: 通过白杨素对大鼠急性肺损伤(ALI)的干预,观察白杨素对ALI大鼠炎症介质、转导通路、肺泡通透性、肺水肿、及肺脏显微结构的影响,探讨白杨素对脓毒症相关ALI的作用机制。 材料及方法: (1)72只体重为(250-300g)的Wister大鼠,均购于中国医科大学动物实验中心。模型制备方法是通过腹腔内注射10mg/kg的脂多糖(LPS,Sigma公司)来进行诱导大鼠脓毒症相关ALI。实验共分为四组,每组随机取18只大鼠,分别分为正常对照组、LPS造模组、白杨素的药物干预组。药物干预组分为两组,即白杨素高剂量组(C-H,30mg/kg),大鼠在注射LPS1h后给予腹腔内注射白杨素30mg/kg;白杨素低剂量组(C-L,10mg/kg),大鼠在注射LPS1h后给予腹腔内注射白杨素10mg/kg;各组大鼠模型制备程序相同,体内注射的LPS或(和)白杨素或生理盐水的总容量相同。各组大鼠在脂多糖制膜后,取每组大鼠中的6个大鼠,收集其肺组织和血清样本。各组大鼠进行右肺上叶切除,行病理组织学检查;中叶切除,进行肺组织湿/干重(W/D)的重量比并进行分析统计。取大鼠右肺下叶被冻在液氮中进行肺组织的Western blot分析和Realtime-PCR检测。取大鼠左肺进行肺细胞灌洗术,测定肺泡通透性。 (2)肺组织湿/干重比水合氯醛麻醉下处死大鼠肺组织切除。清除所有的肺外组织,称重(湿重),在60℃干燥48 h后,再次称重(干重)。湿重与干重的比值代表大鼠肺水肿情况。 (3)测量肺通透指数(LPI)应用肺细胞灌洗术方法来进行肺通透指数测定。 (4)肺组织病理取右肺下叶,用4%多聚甲醛固定,石蜡包埋切片至5微米的厚度和脱蜡。洗涤,切片,行HE染色后,光镜下观察肺组织炎细胞浸润程度,计算病理积分。 (5)免疫组化、Western blot和Realtime-PCR法分析采用免疫组化法、Western blot法和Realtime-PCR法检测肺组织NF-κBp65和HMGB1的蛋白表达水平。 (6)采用ELISA法测血清中IL-1β、TNF-α的水平。 (7)统计分析 各实验组数据均采用(x)±s表示,利用spss13.0统计软件分析,统计学差异比较采用t-检验或采用单因素方差分析。P<0.05为有统计学差异。 结果: (1)白杨素降低了肺叶的W/D比值和LPI。与正常对照组(CON)相比,LPS诱导ALI组相比有较高的W/D和LPI比值(P<0.05)。应用白杨素治疗后,W/D比值和LPI均降低了(P<0.05)。同样,C-H和C-L组之间W/D比值和LPI的降低没有统计学差异(P>0.05)。结果表明,白杨素可以降低ALI大鼠的肺水肿,同时也降低了ALI大鼠的肺血管通透性。 (2)在光学显微镜下,CON对照组的肺组织表现出正常的结构,没有组织病理学变化。然而,在LPS诱导的ALI组,光镜下表现广泛的肺泡壁的增厚,肺水肿及肺泡塌陷,严重出血且有明显的炎性细胞浸润。白杨素治疗后, C-H和C-L组大鼠的病理结果,较ALI组减轻,尤其炎性细胞浸润减少。光镜下可见,白杨素干预组显著减轻了炎症细胞的浸润,白杨素组镜下病理积分较LPS组显著降低。此外,我们用组织学评分进行半定量评估,结果显示,白杨素组的病理积分显著低于LPS组。 (3)通过免疫组化、Western blot和RealtimePCR方法,检测NF-kBp65水平并进行分析。LPS诱导的ALI组与CON组相比,Western blot方法来检测NF-kBp65蛋白表达水平明显高于正常对照组有明显的统计学差异(P<0.05);与ALI组比较,Western blot方法检测C-H和C-L组的NF-kBp65蛋白表达水平明显减少。而免疫组化结果与以上完全相同。应用RealtimePCR方法检测,ALI组与CON组相比,NF-kBp65表达水平明显高于正常对照组,且具有明显的统计学差异(P<0.05);与ALI组比较,RealtimePCR方法检测C-H和C-L组的NF-kBp65表达水平明显减少,且具有明显的统计学差异(P<0.05)。以上三种统计学方法得出结论,可以说明白杨素可能通过阻断NF-κBp65通路对肺组织起到保护作用。 (4)通过免疫组化、Western blot和RealtimePCR方法检测HMGB1在肺组织的水平,并进行了分析。LPS诱导的ALI组与CON组相比,Western blot方法来检测HMGB1蛋白表达水平明显高于正常对照组有明显的统计学差异(P<0.05);与ALI组比较,Western blot方法检测C-H和C-L组的HMGB1蛋白表达水平明显减少。而免疫组化结果与以上完全相同。应用RealtimePCR方法检测,ALI组与CON组相比,HMGB1表达水平明显高于正常对照组,且具有明显的统计学差异(P<0.05);与ALI组比较,RealtimePCR方法检测C-H和C-L组的HMGB1表达水平明显减少,且具有明显的统计学差异(P<0.05)。以上三种统计学方法得出结论,白杨素可能通过抑制炎症细胞因子HMGB1的产生而抑制了炎症反应。 (5)白杨素通过抑制血清中的TNF-a和IL-1β的水平,减轻了LPS诱导的脓毒症相关ALI。注射LPS后24h,TNF-α和IL-1β的表达水平在LPS诱导的ALI组中显着增加,但白杨素治疗后,与ALI组相比,TNF-α和IL-1β的表达水平C-H和C-L组显著下降(P<0.05)。然而,在C-H和C-L之间,TNF-a和IL-1β的水平降低没有的统计学意义(P>0.05)。这个结果说明,白杨素可能通过抑制炎症细胞因子的产生而抑制了炎症反应。 结论: 我们的研究结果显示,白杨素能够抑制脓毒症相关的ALI的发展,并降低了大鼠ALI的严重性,起到肺脏保护作用。经过本研究,初步得出结论,白杨素对ALI大鼠的肺脏保护作用是通过抑制炎症细胞因子(IL-1β,TNF-αt和HMGB1)的产生及阻断NF-κBp65信号转导通路的过度激活而达到的。总之,白杨素通过抑制促炎介质的产生来抑制ALI大鼠的炎症反应,这为治疗脓毒症及炎症失调性疾病提供了理论依据。