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第一部分:BALB/c小鼠支气管树铸型的制作及哮喘气道重构形态计量学定位定量研究
目的:
建立BALB/c小鼠哮喘气道重构模型,确定该模型的肺组织形态计量学定位定量方法。
方法:
1、使用自凝造牙粉制作BALB/c小鼠的支气管树树脂铸型,确定肺组织形态学测量的具体部位。2、以卵白蛋白(OVA)致敏并激发的方法建立小鼠哮喘气道重构模型。检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中嗜酸性粒细胞(EOS)计数、白细胞介素-4(IL-4)、IL-13和干扰素-γ(IFN-γ)水平,病理切片HE染色观察肺组织大体形态学改变。3、结合阿利辛蓝-过碘酸雪夫(AB-PAS)染色和Masson染色,以Image-Pro Plus6.0图像分析软件在确定的目标部位测量上皮层厚度、平滑肌层厚度、杯状细胞计数、杯状细胞面积百分比、气道旁和血管旁胶原蛋白沉积情况。
结果:
1、建立的BALB/c小鼠支气管树铸型能清晰呈现支气管树结构,为气道重构形态学定位提供了一个直观的平台。2、模型组小鼠的雾化激发时的急性哮喘症状,BALF中EOS计数明显增加、IL-4、IL-13水平升高和IFN-γ水平显著降低以及病理切片HE染色肺组织形态学改变均证实成功建立了哮喘气道重构模型。3、HE、AB-PAS和Masson染色目标部位测量的结果显示模型组上皮层厚度、平滑肌层厚度、杯状细胞计数、杯状细胞面积百分比、气道旁和血管旁胶原蛋白沉积测量值均显著高于对照组(P<0.001),且目标气道周围胶原沉积与气道平滑肌厚度呈高度正相关(r=0.81,P<0.01);血管周围胶原蛋白沉积与支气管周围胶原沉积也存在高度正相关(r=0.89,P<0.01),而炎症细胞浸润程度与支气管周围胶原沉积间呈线性正相关(r=0.75,P<0.05)。
结论:
通过支气管树树脂铸型确定的目标支气管能够作为哮喘气道重构形态计量学分析的有效部位。结合Image-Pro Plus6.0图像分析软件测量气道重构的病理形态学改变的各个指标,验证了该形态计量学定位定量方法的可行性和易行性。并通过该部位的测量进一步证明了气道炎症、胶原蛋白沉积和血管重塑在哮喘气道重构中起着重要作用。
第二部分:丹参水提液对小鼠哮喘气道重构的预防作用
目的:
探讨丹参水提液对小鼠哮喘气道重构的预防作用及其可能机制。
方法:
6周~8周龄雌性BALB/c小鼠50只,随机分为5组,每组10只。模型组(OVA):第0、7、14天给予0.5ml含10ugOVA和2.5mg氢氧化铝凝胶的致敏液腹腔注射+多点皮下注射致敏,第21天开始雾化吸入1%OVA,每天一次,每次30min。第28天开始隔日雾化激发,连续8周;醋酸泼尼松(OVA+PA)组和丹参水提液高(OVA+DSH)、低剂量(OVA+DSL)组:致敏和激发同模型组,第28天开始每天灌胃给药0.1ml/10g体重,隔日雾化激发前30min灌胃给药,连续8周;对照组(CON):以生理盐水代替OVA,其他同各预防给药组。最后一次激发48h后处死小鼠,检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中嗜酸性粒细胞(EOS)计数、IL-4、IL-13和IFN-γ水平,病理切片结合AB-PAS染色和Masson染色,测量上皮层厚度、平滑肌层厚度、杯状细胞计数、杯状细胞面积百分比、气道旁和血管旁胶原蛋白沉积情况。
结果:
1.醋酸泼尼松预防给药对哮喘气道重构的影响:
(1)醋酸泼尼松对炎症和细胞因子的影响
醋酸泼尼松(4mg·kg-1·d-1)预防给药能显著降低BALF中EOS计数、IL-4和IL-13的含量,达到对照组水平(P>0.05),而BALF中IFN-γ的含量虽较模型组显著增加(P<0.001),仍低于对照组(P<0.01);该组小鼠肺内炎症细胞浸润明显减少,但仍高于对照组(P<0.01)。
(2)醋酸泼尼松对目标气道形态学改变的影响
预防性醋酸泼尼松灌胃给药对哮喘小鼠气道重构形态学改变产生了较明显的干预作用,不仅显著抑制哮喘时气道的炎症细胞浸润,限制了慢性炎症后续的气道壁上皮层厚度增加,使其恢复至对照组水平(P>0.05),而且使支气管和血管周围胶原沉积降至模型组的50%(P<0.001);然而醋酸泼尼松对气道平滑肌厚度增加的抑制作用却不明显,与模型组差异无统计学意义(P>0.05)。上皮杯状细胞计数和杯状细胞面积百分比与模型组相比均显著降低(P<0.001),但与对照组相比差异仍具有显著性(P<0.001)。
2.丹参水提液预防给药对哮喘气道重构的影响:
(1)丹参水提液对炎症和细胞因子的影响
丹参水提液高(2.5g·kg-1·d-1生药)预防给药对气道炎症和炎症介质有明显的抑制作用。虽然减少BALF中EOS计数的作用较醋酸泼尼松稍弱,但与模型组相比仍然效果显著(P<0.001),丹参水提液高剂量预防给药后降低BALF中IL-4和IL-13含量的作用与醋酸泼尼松组无差别,并在增加IFN-γ含量上作用优于醋酸泼尼松组,几乎达到对照组水平(P<0.05)。尽管该组肺组织炎症细胞浸润评分仍高与对照组(P<0.001),但较模型组显著降低(P<0.01)。
丹参水提液低剂量(1.25g·kg-1·d-1生药)预防给药组对哮喘气道炎症和炎症介质的抑制作用较高剂量组弱。丹参水提液低剂量组BALF中EOS计数和IFN-γ的含量与模型组和对照组相比均有显著性差异(P<0.001),IL-4含量显著低于模型组(P<0.001),却仍高于对照组(P<0.01),BALF中IL-13含量和肺组织炎症细胞浸润评分均仅稍低于模型组(P<0.05),仍显著高于对照组(P<0.001)。
(2)丹参水提液对目标气道形态学改变的影响
丹参水提液高剂量预防给药能够显著抑制哮喘气道重构的形态学改变,目标气道平滑肌层厚度和上皮层厚度较对照组均无增厚(P>0.05);上皮杯状细胞计数和杯状细胞面积百分比虽较对照组显著增加(P<0.001),但明显少于模型组(P<0.001)。此外,该组目标气道和血管周围胶原蛋白沉积较对照组无明显增多(P>0.05)。
丹参水提液低剂量组目标气道平滑肌层厚度与对照组间无差别(P>0.05);上皮层厚度明显低于模型组(P<0.01),但仍较对照组高(P<0.05);上皮杯状细胞计数与对照组和模型组间均有显著性差异(P<0.001);上皮杯状细胞面积百分比虽较明显低于模型组(P<0.01),但仍比对照组高(P<0.001)。丹参水提液低剂量预防给药对血管周围胶原沉积的抑制作用不明显(P>0.05),支气管周围胶原沉积较模型组有所减少(P<0.01),与对照组相比仍有显著性差异(P<0.001)。
结论:
在哮喘气道重构形成早期即应用糖皮质激素或中药丹参水提液预防性灌胃给药,可明显控制哮喘气道炎症,预防或延缓气道重构的发生,其中,丹参水提液在控制哮喘气道炎症方面的作用较糖皮质激素稍弱,但其高剂量纠正Th1/Th2细胞因子平衡和抑制气道重构形态学改变的作用优于糖皮质激素。