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目的: 1.建立COPD大鼠模型,以自噬调控剂为工具药,检测COPD大鼠肺动脉平滑肌细胞(pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs)自噬相关基因:微管相关蛋白1轻链3( microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ)及Beclin-1表达情况以及肺血管重塑相关指标,分析COPD大鼠PASMCs自噬与肺血管重塑的关系; 2.分离培养COPD大鼠原代PASMCs,以自噬增强剂及自噬抑制剂为工具药,测定PASMCs自噬相关基因的表达量及其合成分泌功能(IL-6、血小板源性生长因子:PDGF-AB分泌量)的变化,分析PASMCs自噬与其合成分泌功能的关系。 方法: 第一部分COPD大鼠PASMCs自噬与肺血管重塑的关系: ①60只SD大鼠随机纳入对照组、COPD组、COPD+雷帕霉素(rapamycin,RA,自噬增强剂)干预组、COPD+三甲基腺嘌呤(3-Methyladenine,3-MA,自噬抑制剂)干预组,COPD+RA溶媒对照组,COPD+3-MA溶媒对照组,每组10只。按照传统香烟烟雾暴露及气道内注入脂多糖法建立COPD大鼠模型; ②提取上述各组大鼠肺组织,三联染色后计算肺血管重塑指标:计算肌化型肺小动脉血管壁厚度与血管外径比(WT%)、血管壁面积与血管总面积比(WA%);以免疫荧光法检测PASMCs中LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量,相关分析法分析自噬标志基因表达量与肺血管重塑指标的关系。第二部分LPS诱导下COPD大鼠PASMCs自噬与其合成分泌功能的关系: 1、以气道内注入LPS叠加香烟烟雾暴露法建立COPD大鼠模型,进一步分离、培养原代COPD大鼠PASMCs,将第4、5代PASMCs用于后续研究; 2、实验分组:①对照组:不加入任何干预剂;②LPS组:加入LPS后培养(终浓度为1μg/ml)③3-MA+LPS 组:3-MA预处理30分钟后(终浓度为5mmol/l)加入LPS后培养(终浓度为1μg/ml)④Rapamycin+LPS组:Rapamycin预处理30分钟后(终浓度为5μg/L)加入LPS后培养(终浓度为1μg/ml)⑤3-MA 单独处理组:加入3-MA培养(终浓度为5mmol/l)⑥Rapamycin 单独处理组:加入Rapamycin培养(终浓度为5μg/L),以上每组做4个复孔,重复实验2次。各组分别于培养48h后,收集细胞或细胞培养上清液测定以下指标: ①Western Blot 检测PASMCs自噬标记蛋白LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ和Beclin-1的蛋白表达量; ②酶联免疫吸附试验(ELISA)方法检测各组培养上清液中IL-6及PDGF的含量变化。相关分析法分别分析自噬与合成分泌功能的相关性。 结果: 第一部分: 1、COPD大鼠肺动脉平滑肌中LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量:COPD组、COPD+Rapamycin干预组、COPD+3-MA干预组与正常对照组相比LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值升高(P<0.05);COPD+Rapamycin干预组与COPD组相比LC3-Ⅱ、Beclin-1的表达量及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值显著升高(P<0.05),COPD+3-MA干预组与COPD组相比LC3-Ⅱ、Beclin-1的表达量及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值降低(P<0.05); 2、肌化型肺小动脉血管壁厚度与血管外径比(WT%)、血管壁面积与血管总面积比(WA%):COPD组、COPD+Rapamycin干预组、COPD+3-MA干预组与正常对照组相比升高(P<0.05);COPD+Rapamycin干预组与COPD组相比升高(P<0.05);COPD+3-MA干预组与COPD组相比降低(P<0.05); 3. 相关性分析提示COPD大鼠PASMCs自噬与肺血管重塑有相关性(均有R值>0.8,P<0.05); 第二部分: 1. LPS诱导下大鼠PASMCs中自噬相关基因LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量:LPS组、Rapamycin+LPS组及LPS+3-MA与正常对照组相比LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值升高(P<0.05);Rapamycin+LPS与LPS组相比LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值升高(P<0.05);LPS+3-MA组与LPS组相比LC3-Ⅱ及Beclin-1的表达量及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值降低(P<0.05); 2. LPS诱导下大鼠PASMCs合成分泌功能变化情况:LPS组、Rapamycin+LPS组及LPS+3-MA与正常对照组相比IL-6及PDGF的分泌量升高(P<0.05), Rapamycin+LPS与LPS组相比IL-6及PDGF的分泌量升高(P<0.05), LPS+3-MA组与LPS组相比IL-6及PDGF的分泌量减少(P<0.05); 3.相关性分析提示LPS诱导下大鼠PASMCs自噬与其合成分泌功能存在相关性(均有R值>0.8,P<0.05)。 结论: 1.以自噬调控剂为工具药,通过整体动物实验,发现COPD大鼠肺动脉平滑肌细胞自噬水平上调与肺血管重塑指标(WT%、WA%)呈正相关,提示肺动脉平滑肌细胞自噬可能参与COPD肺血管重塑的发病机制; 2. 以自噬调控剂为工具药,通过细胞实验,发现LPS诱导下PASMCs自噬与其合成分泌功能可能相关; 3. PASMCs可能通过改变自噬水平,调节其合成分泌功能参与肺血管重塑。