干扰素γ与姜黄素对实验性大鼠肺纤维化干预及肺成纤维细胞凋亡的研究

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特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)是一种原因不明、病变局限于肺部的独特类型的慢性纤维化性间质性肺炎,外科肺活检病理显示为寻常型间质性肺炎(Usual interstitial pneumonia,UIP)的组织改变。本病以进行性呼吸困难为突出临床表现,影像学呈弥漫性间质和实质损害,肺功能表现为限制性通气功能障碍和弥散功能受限。本病预后甚差,中位生存时间是2~3年。传统理论认为IPF是“炎症性纤维化”,但临床抗炎治疗效果很不理想。目前认为,IPF为“上皮损伤性纤维化”,强调抗纤维化治疗,但尚缺乏理想的药物,因此,积极寻求有效的治疗方法是目前当务之急。本研究探讨具有抗纤维化作用的干扰素γ(IFN-γ)和姜黄素对博莱霉素诱导的大鼠肺纤维化的影响,并探讨其在预防和治疗肺纤维化的作用及其机制。第一部分干扰素γ对大鼠肺纤维化的影响方法:雄性健康Wistar大鼠80只,随机分为正常对照组、实验模型组、氢化可的松组及干扰素组。正常对照组:于实验0天气管内一次性注射生理盐水2ml/kg,次日起隔日皮下注射生理盐水0.2ml;模型对照组:于实验0天气管内一次性注射博莱霉素5mg/kg,次日起隔日皮下注射生理盐水0.2ml;干扰素γ组:于实验0天气管内一次性注射博莱霉素5mg/kg,次日起隔日皮下注射干扰素-γ5万IU;氢化可的松组:于实验0天气管内一次性注射博莱霉素5mg/kg,次日起每日腹腔注射氢化可的松10mg/kg。在给予实验药物后第3、7、14及28 d,每组取5只大鼠麻醉后处死,左肺行肺泡灌洗术收集肺泡灌洗液(BALF),测定其IFN-γ及转化生长因子-β1(TGF-β1)浓度;取右肺中叶行石蜡包埋,观察肺泡炎及肺纤维化程度,并测定肺组织羟脯氨酸含量、IFN-γmRNA、TGF-βmRNA的表达。结果:(1)肺泡炎评分:模型对照组、氢化可的松组、IFN-γ组在第3、7、14、28天均高于正常对照组,IFN-γ组第14 d高于模型对照组,第3、7及14 d高于氢化可的松组(P<0.05);(2)肺组织纤维化评分:在模型对照组、氢化可的松组、IFN-γ组第14和28 d均明显高于正常对照组(P<0.05);(3)羟脯氨酸含量:模型对照组、氢化可的松组、IFN-γ组第14和28 d均明显高于正常对照组,IFN-γ组与模型对照组相近,但第28d高于氢化可的松组(P<0.05);(4)BALF中IFN-γ浓度:模型对照组第3和7 d明显高于正常对照组,IFN-γ组第3、7、14及28 d均较模型对照组明显增高,并于第3、7及14 d高于氢化可的松组(P<0.05);(5)肺组织IFN-γmRNA表达:模型对照组、氢化可的松干预组在第3、7、14d显著高于正常对照组,IFN-γ组从3、7、14、28d均显著高于正常对照组和模型对照组,第3、7d时显著高于氢化可的松(P<0.05);(6)BALF中TGF-β1浓度:模型对照组、氢化可的松组、IFN-γ组于第3、7、14及28 d均明显高于正常对照组,IFN-γ组第3 d明显高于模型对照组,第3、7及14 d明显高于氢化可的松组(P<0.05);(7)TGF-βmRNA表达:模型对照组、氢化可的松组、IFN-γ组第3d、7d、14d显著高于正常组,IFN-γ组第7d高于模型对照组,第3d、7d时显著高于氢化可的松组(P<0.05)。第二部分:姜黄素对大鼠肺纤维化的影响方法:54只大鼠按随机数字表法分为正常对照组、博莱霉素组和姜黄素组,每组18只。正常对照组:于实验0天气管内一次性注入生理盐水2 ml/kg,第14天起每日腹腔注射生理盐水0.5 ml/kg;博莱霉素组:气管内一次性注入博莱霉素A5制剂5 mg/kg,第14天起每日腹腔注射6%乙醇和6%聚乙二醇混合溶液0.5 ml/kg;姜黄素组:气管内一次性注入博莱霉素A5制剂5 mg/kg,第14天起每日腹腔注射姜黄素(溶于6%乙醇和6%聚乙二醇混合溶液)50 mg/kg。分别于第17、21、28天各取6只大鼠处死,取肺组织行苏木精-伊红(HE)和Masson染色以观察其病理变化,逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法测定肺组织转化生长因子β1(TGF-β1)和γ干扰素(IFN-γ)mRNA表达,消化法测定羟脯氨酸含量,收集支气管肺泡灌洗液(BALF)测定TGF-β1、IFN-γ的含量。结果:(1)肺泡炎评分:姜黄素组与博莱霉素组在第28天分别为1.3±0.5,2.0±0.9,两组比较差异有统计学意义(P<0.05);(2)肺纤维化评分:姜黄素组与博莱霉素组在第21天分别为1.3±0.5,1.8±0.4,第28天分别为1.2±0.4,2.2±1.0,两组比较差异有统计学意义(P均<0.05);(3)肺组织羟脯氨酸含量:姜黄素组与博莱霉素组在第28天分别为1.75±0.36,2.47±0.24μg/g,两组比较差异有统计学意义(P<0.01);(4)BALF中TGF-β1含量:姜黄素组与博莱霉素组在第21天分别为20±3,39±7 ng/L,第28天分别为24±4,40±7 ng/L(P均<0.05),两组比较差异有统计学意义;(5)肺组织中TGF-β1 mRNA的表达:姜黄素组与博莱霉素组在第21天分别为0.51±0.11,0.59±0.13,第28天分别为0.50±0.07,0.64±0.11,两组比较差异无统计学意义(P均>0.05);(6)BALF中IFN-γ含量:姜黄素组与博莱霉素组在第21天分别为28±5,35±13,第28天分别为30±11,39±13,两组比较差异无统计学意义(P均>0.05);(7)肺组织中IFN-γmRNA的表达:姜黄素组与博莱霉素组在第21天分别为0.49±0.17,0.50±0.08,第28天分别为0.52±0.15,0.52±0.11,两组比较差异无统计学意义(P均>0.05)。第三部分姜黄素对成纤维细胞增殖和凋亡的影响方法:雄性SD大鼠10只,随机分为正常对照组、实验模型组,每组5只。正常对照组气管内一次性注入等渗盐水(2 ml/kg),实验模型组在气管内一次性注射博来霉素5 mg/kg,均于注药后14天处死。取肺组织,剪碎、加胰蛋白酶消化、滤过、沉淀、贴壁,获得成纤维细胞,培养传代5-6代后用于实验。分别加入姜黄素0μmol/l、10μmol/l、20μmol/l、30μmol/l、40μmol/l组,继续培养6 h,采用MTT法检测姜黄素对成纤维细胞增殖的影响,流式细胞仪测定成纤维细胞凋亡率、Caspase-3蛋白表达率。结果:(1)成纤维细胞增殖:在正常对照组,姜黄素浓度为5、10、20、40umol/L时,姜黄素组成纤维细胞增殖率与无姜黄素组之间无显著性差异(p>0.05),但在实验模型组,其增殖率分别为0.161±0.030、0.132±0.031、0.084±0.070、0.013±0.006,与无姜黄素组(0.209±0.044)之间差异有显著性(p<0.05);(2)成纤维细胞凋亡率:在正常对照组,姜黄素浓度为10、20、30umol/L时,姜黄素组成纤维细胞的凋亡率与无姜黄素组组之间无显著差异,但在实验模型组,其细胞凋亡率分别为20.13±4.97、34.30±7.02、42.64±10.40,与无姜黄素组(3.58±1.37)之间差异有显著性(p<0.05);(3)成纤维细胞Caspase-3蛋白表达率:在正常对照组,姜黄素浓度为10、20、30umol/L时,成纤维细胞Caspase-3蛋白表达率与空白对照组无显著性差异,但在实验模型组,其表达率分别为48.38±36.01、60.14±30.35、70.01±29.93,与无姜黄素组(5.28±2.65)之间差异有显著性(p<0.05)。结论:(1)应用IFN-γ对博莱霉素诱导的肺纤维化模型大鼠早期干预可使其肺组织IFN-γ含量增加,但并不能抑制肺组织TGF-β1和羟脯氨酸的产生,也不能预防和阻止实验性大鼠肺泡炎和肺纤维化的形成。(2)应用姜黄素对博莱霉素诱导的肺纤维化大鼠后期干预可减轻肺泡炎和肺纤维化,其作用机制可能与抑制TGF-β1有关。(3)对博莱霉素诱导的肺纤维化模型大鼠成纤维细胞加入姜黄素处理后培养,发现姜黄素可明显抑制成纤维细胞的增殖和促进成纤维细胞凋亡,并随着姜黄素浓度的增加而作用增强,其作用机制可能与通过活化Caspase-3途径有关。
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