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背景与目的:烟雾吸入急性肺损伤(smoke inhalation induced acute lung injury,SI-ALI)是火灾后常见危急重症,严重时可导致急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)。ALI/ARDS修复期严重的肺纤维化是ARDS预后差、致死率/致残率高的重要原因之一,资料显示这可能与成纤维细胞中Wnt/β-catenin信号通路激活密切相关。近期研究发现羟氯喹(hydroxychloroquine,HCQ)在纤维化皮肤病、博来霉素引起的肺纤维化等模型中可抑制成纤维细胞增殖及减轻肺纤维化。因此,SI-ALI时Wnt/β-catenin信号通路也可能被过度激活,那么,HCQ是否也通过抑制Wnt/β-catenin信号通路减轻SI-ALI/ARDS修复期肺纤维化?本课题拟通过SI-ALI/ARDS肺纤维化大鼠模型,探讨HCQ对肺纤维化的影响,并以临床常用抑制肺纤维化的药物甲泼尼龙(methylprednisolone,MP)为对照药物,探索HCQ是否通过抑制Wnt/β-catenin信号通路发挥抗纤维化作用。方法:1.大鼠烟雾吸入性急性肺损伤后肺纤维化模型的建立雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠生长至8w龄时随机分为烟雾(smoke,S)组及(control,C)对照组,S组根据吸入烟雾的次数随机分为3个亚组,即吸入烟雾1次(S/1)、3次(S/3)、7次(S/7),且每天在相同的时间点稳定吸入烟雾1次,每次15min。利用课题组前期自行设计并制作的发烟装置,稳定吸入一定量烟雾,建立SI-ALI后肺纤维化模型。观察大鼠活动情况及生命体征,各组在规定的烟雾吸入次数完成后的第1d、28d取出部分大鼠肺叶,进行苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色、天狼星红染色及马松染色,观察组织损伤及纤维化改变,评定肺泡炎症程度及纤维化程度,寻找最佳的造模方法。2.HCQ对大鼠烟雾吸入性急性肺损伤后肺纤维化的保护作用8w龄雄性SD大鼠,随机分为C组、S组、烟雾+溶剂(smoke+phosphate buffered saline,S+PBS)组、烟雾+激素(smoke+methylprednisolone,S+MP)组、烟雾+羟氯喹(smoke+hydroxychloroquine,S+HCQ)组,S+HCQ 组根据 HCQ 剂量不同(5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg)分为3个组。吸入烟气前1h,S+MP组腹腔注射 4mg/kg/d MP,S+HCQ 组腹腔分别注射 5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg HCQ,S+PBS组腹腔注射同等体积PBS,C组不做任何干预。1h后按第一部分确定的方法造模,S+MP组和S+HCQ各组连续干预7d,饲养至28d,观察大鼠的存活率,测定28d肺组织湿干比(wet/dry,W/D),蛋白质印迹法(western blotting,WB)测定 α-肌动蛋白(smoothmuscle actin,SMA)、Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白(collagen,Col),并进行实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测上述指标mRNA表达。余观察指标及病理染色同第一部分。3.HCQ通过抑制Wnt/β-catenin信号通路发挥抗纤维化作用分组及实验方法同第二部分,WB实验检测β-catenin、p-GSK-3β/GSK-3β,同时进行qRT-PCR实验检测上述指标mRNA表达。研究结果:1.成功建立大鼠烟雾吸入性急性肺损伤后肺纤维化模型1)活动情况及生命体征:烟雾吸入过程中,大鼠呼吸急促,口鼻分泌物明显增多,焦躁不安,烟雾吸入完成后大鼠的活力明显下降,反应迟钝,且S/3组及S/7组上述表现较S/1组更加明显,各组大鼠全部烟雾次数完成后2-3d逐渐恢复正常状态;C组大鼠活力良好,未见明显异常。2)存活率:C组无大鼠死亡;S/1组共死亡大鼠3只,总生存率85%;S/3组共死亡大鼠5只,总生存率75%;S/7组共死亡大鼠8只,总生存率60%。与C组相比,S/3及S/7组大鼠存活率明显下降,差异具有统计学差异(P<0.05)。3)肺组织W/D:S组烟雾吸入后第1d湿干比显著升高,且S/7及S/3与S/1相比W/D显著升高,差异具有统计学差异(P<0.05),重复烟雾吸入增加肺损伤;S各组第28d W/D较第1d明显下降,差异具有统计学差异(P<0.05)。4)肺组织病理:相比C组,S各组大鼠出现不同程度的肺组织损伤及纤维化,并随着吸入烟雾次数的增加,肺损伤及纤维化逐渐加重,其中S/3及S/7组肺纤维化程度较明显。5)肺损伤评分及纤维化等级:相比C组,随着吸入烟雾次数的增加,S各组大鼠肺组织损伤评分显著升高(P<0.05),肺纤维化等级逐渐升高。2.HCQ减轻大鼠烟雾吸入性急性肺损伤后肺纤维化1)活动情况及生命体征:烟雾吸入过程中及造模完成后表现大致同第一部分,各组间未见明显差异;C组未见明显异常。2)存活率:与C组相比,S组存活率明显下降(70%,P<0.05);与S+PBS组相比,S+MP组、S+HCQ各组大鼠的存活率有所提高,其中20mg/kg HCQ及4mg/kg MP对大鼠存活率影响较明显(分别为90%,P>0.05和95%,P<0.05),20mg/kg HCQ 与 4mg/kg MP 未见明显差异(P>0.05)。3)肺组织W/D:与C组相比,S组W/D明显升高(P<0.05);与S+PBS组相比,S+MP组、S+HCQ各组W/D明显下降(P<0.05),其中20mg/kg HCQ及4mg/kg MP对大鼠W/D影响较明显,二者未见明显差异(P>0.05)。4)肺组织匀浆纤维化指标:与C组相比,S组肺组织匀浆WB实验Co1 I、Col Ⅲ、α-SMA 水平均明显升高(P<0.05);与 S+PBS 组相比,S+MP 组、S+HCQ各组ColⅠ、ColⅢ、α-SMA水平均明显下降(P<0.05),其中20mg/kg HCQ及4mg/kg MP对大鼠纤维化指标影响较明显,二者差别具有统计学意义(P<0.05)。qRT-PCR 实验 ColI、Col Ⅲ、α-SMA mRNA 水平大致同 WB 实验。5)肺组织病理:S组、S+PBS组肺组织病理变化同上,S+MP组、S+HCQ各组与S+PBS组相比,肺泡充血程度、炎性细胞浸润程度及天狼星红染色等炎症及纤维化明显减轻,其中20mg/kg HCQ及4mg/kg MP对大鼠肺纤维化影响较明显。6)肺损伤评分及纤维化等级:与C组相比,S组、S+PBS组大鼠肺组织损伤评分显著升高(P<0.05),肺纤维化等级升高。与S+PBS组相比,S+MP组、S+HCQ各组肺损伤评分下降(P<0.05),其中20mg/kg HCQ及4mg/kg MP对大鼠肺损伤评分影响较明显,二者未见明显差别(P>0.05)。3.HCQ通过抑制Wnt/β-catenin信号通路发挥抗纤维化作用与C组相比,S组肺组织匀浆WB实验β-catenin、p-GSK-3β/GSK-3β信号通路蛋白水平均明显升高(P<0.05);与S+PBS组相比,S+MP组、S+HCQ各组β-catenin、p-GSK-3β/GSK-3β信号通路蛋白水平均明显下降(P<0.05),其中20mg/kg HCQ及4mg/kg MP对大鼠信号通路影响较明显,二者差别具有统计学意义(P<0.05)。qRT-PCR实验β-catenin mRNA信号通路蛋白水平大致同WB实验。结论:1.大鼠烟雾吸入性肺损伤晚期肺部发生纤维化,HCQ处理可减轻大鼠烟雾吸入后肺纤维化;2.大鼠烟雾吸入性肺损伤晚期肺部发生纤维化过程中,Wnt/β-catenin信号通路过度激活,HCQ可能是通过抑制Wnt/β-catenin信号通路减轻大鼠肺纤维化。