羟基红花黄色素A缓解小鼠肺纤维化作用及其机制的研究

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目的:   羟基红花黄色素A(hydroxysaffloryellowA,HSYA)是中药红花的主要有效成分,本研究以肺纤维化小鼠和人Ⅱ型肺泡上皮细胞系A549细胞为研究对象,观察连续腹腔注射HSYA对吸入博莱霉素(Bleomycin,BLM)所致小鼠肺组织炎症反应与肺组织纤维化的缓解作用及HSYA对TGF-β1诱导A549细胞上皮细胞间质转化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT)的作用,通过检测与炎症及纤维化相关的细胞因子表达水平的变化及细胞信号转导通路的激活情况初步探讨其缓解肺纤维化的作用机制。   材料与方法:   1.整体实验观察HSYA对BLM引起的小鼠早期肺部炎症的缓解作用。SPF级雄性C57BL/6小鼠随机分成正常对照组,BLM模型组,BLM+HSYA低剂量(26.7mg/kg)组,BLM+HSYA中剂量(40mg/kg)组,BLM+HSYA高剂量(60mg/kg)组,BLM+地塞米松(3mg/kg)组6个实验组(n=12)。各组小鼠称重,异氟烷麻醉后口咽吸入BLMA5溶液(4.5mg/kg),对照组小鼠吸入等体积生理盐水。从造模当日起BLM+HSYA各剂量组小鼠每天腹腔注射不同剂量HSYA,BLM+地塞米松组小鼠腹腔注射地塞米松3mg/kg/d,对照组及BLM模型组小鼠腹腔注射等体积生理盐水。于第7天采集腹主动脉血进行动脉血气分析之后处死小鼠,采集肺组织标本。称量小鼠左肺湿重并计算左肺系数;进行HE染色,光学显微镜下观察肺组织病理形态的改变;免疫组织化学染色观察小鼠肺组织核因子λB(nuclearfactor-kappaB,NF-κB)p65蛋白染色情况,计算NF-κBp65阳性细胞率;Westernblot法检测小鼠肺组织p38促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinases,MAPK)蛋白磷酸化水平;real-timePCR法测定小鼠肺组织肿瘤坏死因子(tumournecrosisfactor,TNF)-α、白介素(interleukin,IL)-1β和转化生长因子(transforminggrowthfactor,TGF)-β1的mRNA表达水平:邻联茴香胺比色法测定小鼠肺组织髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性。   2.整体实验观察HSYA对BLM引起的小鼠晚期肺纤维化的缓解作用。SPF级雄性C57BL/6小鼠,造模、分组及给药方法同“HSYA对BLM引起的小鼠早期肺部炎症的缓解作用”,每日记录小鼠体重,于第21天采集腹主动脉血进行动脉血气分析之后处死小鼠,采集肺组织标本。进行HE染色和Masson染色,光学显微镜下观察肺组织病理形态的改变和胶原沉积情况;免疫组织化学染色观察小鼠肺组织α-SMA蛋白表达并计算阳性细胞率;碱水解法测定小鼠肺组织羟脯氨酸含量;real-timePCR法测定小鼠肺组织TGF-β1、结缔组织生长因子(connectivetissuegrowthfactor,CTGF)、α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscleactin,α-SMA)和胶原蛋白-1(collagenⅠ)的mRNA表达水平。   3.细胞实验:通过体外培养A549细胞,分成正常对照组、TGF-β1组、TGF-β1+HSYA(0.5μmol/L、5μmol/L、50μmol/L)组及HSYA(50μmol/L)对照组6个实验组,光学显微镜下观察A549细胞形态变化,realtime-PCR法检测细胞E-钙粘蛋白(E-cadherin,E-cad)和collagenⅠ的mRNA表达水平,Westernblot法检测Smad3蛋白磷酸化水平。   结果:   1.BLM造模第7天,BLM模型组小鼠与正常对照组小鼠比较体重明显减轻,左肺湿重和左肺系数增大,动脉血PaO2下降、PaCO2升高,pH值降低,肺组织MPO活性增加;HE染色可见肺组织水肿及炎症细胞浸润,炎症反应明显,肺组织NF-κBp65阳性细胞明显增多,p38MAPK蛋白磷酸化水平显著升高,肺组织TNF-α、IL-1β、TGF-β1的mRNA表达水平升高。BLM+HSYA低、中、高剂量组及BLM+地塞米松组小鼠动脉血PaO2、pH值均高于BLM模型组,PaCO2低于BLM模型组,肺组织MPO活性也低于BLM模型组,HE染色可见肺组织水肿和炎性细胞浸润较BLM模型组减轻,肺组织NF-κBp65阳性细胞数和p38MAPK蛋白磷酸化水平以及TNF-α、IL-1β、TGF-β1的mRNA表达水平均低于BLM模型组,并且以上作用随着HSYA剂量增高而更加明显。BLM+HSYA各剂量组小鼠体重高于BLM模型组,而BLM+地塞米松组小鼠体重低于BLM模型组。   2.BLM造模第21天,BLM模型组小鼠与正常对照组小鼠比较动脉血PaO2下降、PaCO2升高,pH值降低;HE染色及Masson染色可见肺组织结构破坏,实变范围较大,胶原沉积明显,呈典型的纤维化表现;肺组织羟脯氨酸含量增高,TGF-β1、CTGF、α-SMA及collagenⅠ的mRNA表达水平升高,免疫组化染色可见α-SMA阳性细胞增多。BLM+HSYA低、中、高剂量组及BLM+地塞米松组小鼠动脉血PaO2、pH值均高于BLM模型组,PaCO2低于BLM模型组,肺组织羟脯氨酸含量低于BLM模型组,HE染色和Masson染色可见肺组织实变范围较BLM模型组减小并且胶原纤维组织沉积明显减轻;肺组织TGF-β1、CTGF、α-SMA和collagenⅠ的mRNA表达水平低于BLM模型组;肺组织内α-SMA阳性细胞数较少,且随着HSYA剂量的增高其药效越明显。实验过程中BLM+HSYA各剂量组小鼠体重高于BLM模型组,以HSYA高剂量组作用最明显,而BLM+地塞米松组小鼠体重低于BLM模型组。   3.细胞实验:与正常对照组相比,TGF-β1组A549细胞形态发生了明显的变化,细胞变长,呈梭形,细胞间隙增大。CollagenⅠmRNA表达水平升高,E-cadherinmRNA表达水平降低,Smad3磷酸化水平明显升高。HSYA可以缓解TGF-β1引起的细胞形态的改变,抑制collagenⅠmRNA表达水平的升高和Smad3磷酸化水平,随着HSYA剂量增加抑制作用更加明显。   结论:   HSYA可以缓解BLM所致小鼠急性肺部炎症及慢性肺纤维化,抑制博来霉素引起的炎症及纤维化相关细胞因子表达的升高,并且可以在体外实验中抑制TGF-β1所致A549细胞形态改变和collagenⅠmRNA表达水平的升高。我们推测HSYA缓解肺纤维化的作用机制可能与其抑制早期炎症反应从而抑制促纤维化因子的表达升高及抑制TGF-β1诱导的EMT过程中胶原的表达升高有关。
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