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【目的】研究PPARγ、PGC-1α、Nrf2及γ-GCS-HS在慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠及患者肺组织中的表达变化关系,探讨PPARγ及其激活剂罗格列酮(RGZ)、PGC-1α对Nrf2、γ-GCS-HS基因表达的影响及它们在COPD发病中的作用,为COPD的防治提供新的理论依据。【方法】分为动物实验和临床实验两部分。(1)动物实验:健康雄性SD大鼠36只,随机分为对照组、COPD模型组和RGZ干预组,每组12只。采用每日熏香烟和两次气管内滴入脂多糖(LPS)法制作大鼠COPD模型,同时利用PPARγ激活剂RGZ对其进行干预。测定大鼠肺功能并观察大鼠肺组织病理形态学改变;原位杂交和逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测大鼠肺组织中PPARγ、PGC-1α、Nrf2、γ-GCS–HS mRNA的表达。免疫组化和免疫印迹(western blot)分析大鼠肺组织中PPARγ、PGC-1α、Nrf2、γ-GCS-HS的蛋白表达水平。(2)临床实验:手术切除肺癌患者肺组织标本40例,所有患者术前均行肺功能检测,分为对照组、轻度COPD组、中度COPD组和重度COPD组,各COPD组患者均按照中华医学会2007年版COPD诊治指南进行严重程度分级,原位杂交分析各组患者肺组织中PPARγ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-HS mRNA水平,免疫组织化学检测各组患者肺组织中PPARγ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-HS蛋白的表达。【结果】1.动物实验结果:(1)大鼠肺功能指标(FEV0.3、FEV0.3/FVC%、PEF)在COPD组较对照组显著降低(P<0.01),RGZ干预组较对照组降低(P<0.01),较COPD组明显增高(P<0.01)。COPD组大鼠肺部病理改变符合COPD的形态学特征,而RGZ干预组大鼠肺组织病理改变较COPD模型组明显改善。(2)ROS含量在COPD组较对照组显著增高(P<0.01),在RGZ干预组较COPD组显著降低(P<0.01)。γ-GCS-HS活性在COPD组和RGZ干预组均较对照显著升高(均P<0.01),RGZ干预组较COPD组进一步增高(P<0.01)。(3)原位杂交结果显示PPARγ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-HS mRNA在三组大鼠肺组织中的表达部位基本一致,主要见于肺泡、细支气管上皮细胞、支气管平滑肌细胞和部分血管平滑肌细胞。免疫组化结果显示PPARγ、PGC-1α、Nrf2、γ-GCS-HS蛋白主要表达于支气管、细支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞,PPARγ、PGC-1α、Nrf2以胞核表达为主,γ-GCS-HS在胞浆胞核均有免疫着色。(4)大鼠肺组织中PPARγ、PGC-1α和γ-GCS-HS mRNA在COPD组和RGZ干预组均显著高于对照组(P<0.01),而在RGZ干预组明显高于COPD组(P<0.05);Nrf2 mRNA在COPD组和对照组均呈阳性表达,两组比较差异无统计学意义(P>0.05),而在RGZ干预组呈强阳性表达且较对照组和COPD组明显增高(P<0.01)。(5)大鼠肺组织中PPARγ、PGC-1α、Nrf2、γ-GCS-HS蛋白表达在COPD组和RGZ干预组均显著高于对照组(均P<0.01),而在RGZ干预组均较COPD组进一步增高(均P<0.05)。(6)SPSS13.0软件进行直线相关分析,在动物实验中PPARγ、PGC-1α蛋白表达与Nrf2蛋白及mRNA表达均呈正相关(均P<0.01),PGC-1α蛋白表达与ROS含量呈正相关(P<0.01),PPARγ、Nrf2蛋白表达与ROS含量无明显相关性(P>0.05)(Tab 8)。PPARγ、PGC-1α、Nrf2蛋白表达与γ-GCS-HS mRNA、蛋白表达、酶活性均呈正相关(均P<0.01)。2.临床实验结果(1)轻度COPD患者肺组织中PPARγ、PGC-1α和γ-GCS-HS mRNA呈强阳性表达,较对照组明显增高(均P<0.01),而在中度COPD和重度COPD患者肺组织中PPARγ、PGC-1α和γ-GCS-HS mRNA表达呈进行性下降,较对照组和轻度COPD组明显降低(均P<0.01)。Nrf2 mRNA在各组COPD患者和对照组的肺组织中均呈阳性表达,各组比较差异无统计学意义(P>0.05)。(2)PPARγ、PGC-1α、Nrf2和γ-GCS-HS蛋白在轻度COPD患者肺组织中呈强阳性表达,较对照组明显增高(均P<0.01),而在中度COPD和重度COPD患者肺组织中表达呈进行性下降,较对照组和轻度COPD组明显降低(均P<0.01)。(3)直线相关分析显示在临床实验中PPARγ、PGC-1α、Nrf2、γ-GCS-HS蛋白表达与FEV1(%)均呈正相关(均P<0.01),与FEV1/FVC(%)无明显相关性(P>0.05)。PPARγ、PGC-1α蛋白表达与Nrf2蛋白、γ-GCS-HS mRNA及蛋白表达均呈明显正相关(均P<0.01),而与Nrf2 mRNA表达无明显相关性(P>0.05)。【结论】1.在COPD早期阶段抗氧化酶γ-GCS可能代偿性上调以抵抗氧化应激,而随着COPD严重程度的加深γ-GCS逐渐失代偿呈进行性下调。2. PPARγ和PGC-1α通路活化可能减轻COPD氧化/抗氧化失衡,两者可能通过上调γ-GCS的酶活性和基因表达及减少ROS的含量而发挥抗氧化保护作用,参与COPD的进展过程,对COPD的防治具有重要意义。3.在COPD发病过程中,氧化应激可能主要诱导Nrf2的蛋白表达,而PPARγ和PGC-1α通路活化可能通过影响Nrf2 mRNA及蛋白表达水平而上调γ-GCS,从而增加GSH合成,对抗氧化应激。