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前言:放疗(RT)对于部分肿瘤来说,如乳腺癌、食道癌、肺癌、纵隔肿瘤等,是一种较为有效的治疗手段,但在照射过程中无法避免照射到心脏组织。过去人们认为心脏是抗辐射性较强的器官,对放射线具有较高的抵抗力和耐受性。但近年来的临床实践表明胸部放射治疗法会引起放射性心脏损伤,尤其是随着胸部肿瘤放疗技术的推广和大剂量放疗的广泛应用,肿瘤患者的生存期延长的同时,放疗所致的心脏损伤,特别是迟发性心脏损伤问题更加突出。对于如何预防及治疗放射性心脏损伤的研究也逐渐成为热点。PPAR-γ已被证明存在于心肌组织中,并且参与了多种心脏疾病的形成,其激活剂对心脏也有一定的保护作用,但是在放射性心脏损伤中PPAR-γ的表达在国内外几乎没有相关研究,故本实验通过以大鼠为研究对象,探讨PPAR-γ在放射性心脏损伤中的表达情况,并测定下游蛋白的表达情况,探讨PPAR-γ在放射性心脏损伤形成中的作用。
材料与方法:
一、材料
1、实验对象
以SPF级SD大鼠为研究对象,雌雄各半,月龄3个月,体重约170-210g,购置中国医科大学动物中心。
2、主要的实验试剂PPAR-γ、MMP-1、TIMP-1、TGF-β1第一抗体购置于美国Santa Cruz公司,其余试剂及耗材购至于北京中衫金桥生物有限公司及北京尚柏生物有限公司。PPAR-γ Real-time PCR试剂盒购置于日本Takara公司(大连宝生物代理)。
二、方法
1、建立动物模型共40只SD大鼠,随机将大鼠分为3组,1组不接受任何干预,其余2组分别用6Mv高能X射线照射心脏,剂量分别为15Gy和18Gy。照射后饲养3个月后,以水合氯醛过量麻醉法处死大鼠,取其心脏组织。将心脏组织横断,一部分固定于4%的中性甲醛溶液中,一部分放置于-80℃冰箱中储存备用。
2、心肌组织HE染色及Masson染色将固定好的心脏组织修材、脱水、透明、包埋制成蜡块。切片做常规HE染色,及Masson染色,显微镜下观察心脏组织在照射后的改变情况。
3、免疫组织化学染色将蜡块切片做PPAR-γ的免疫组化染色,显微镜下观察PPAR-γ及大致的表达情况及通过计算机测定其平均光密度值。
4、Western blot分析利用储存-80℃冰箱中的组织做Western blot,测定PPAR-γ、MMP-1、TIMP-1以及TGF-β1蛋白的表达情况。
5、Real-time PCR利用储存-80℃冰箱中的组织做Real-time PCR,测定PPAR-γ mRNA的表达情况,在分子水平证明其表达。
结果:
一、动物模型建立情况
完成全部实验存活的大鼠共29只。对照组8只,15Gy照射组11只,18Gy照射组10只。
二、心肌病理结果
1、HE染色镜下观察照射组心肌细胞排列紊乱,部分细胞出现变性及坏死,细胞核排列不规则,对照组心肌细胞排列正常。
2、Masson染色镜下观察可见照射组心肌内胶原组织明显增多,粗大胶原及纤维相互连接成网状,排列紊乱,分布不匀,紧密围绕于心肌细胞周围及小血管周围。对照组未见明显改变。
三、PPAR-γ蛋白表达免疫组化
镜下观察可见实验组大鼠心脏组织的心肌细胞、及血管内皮中PPAR.γ大量表达,对照组稍有表达。通过计算机测定其灰度值并进行统计学分析后实验组与对照组表达差异明显。western blot分析通过测定蛋白灰度值与用作内参的β-actin灰度值的比值并进行统计学分析后照射组心肌中PPAR-γ蛋白表达较对照组明显增高。
四、PPAR-γmRNA表达
扩增后测定内参(β-actin)和目的基因的Ct值,通过2-ΔΔct法计算及统计学分析实验组与对照组相比PPAR-γmRNA扩增明显。
五、MMP-1、TIMP-1、TGF-β1蛋白表达
MMP-1蛋白表达在3组间未见明显统计学差异,TIMP-1及TGF-β1蛋白表达在15Gy及18Gy照射组表达明显增高,有统计学差异。
结论:通过HE染色及Masson染色显示了大鼠心脏在射线照射三个月后出现心脏损伤,并且出现心脏纤维化表现,证明了心脏放射性损伤模型建立成功。免疫组化染色、Western blot分析及Real-time PCR结果显示照射组PPAR-γ交对照组表达明显增高,从蛋白水平及分子水平证明了PPAR-γ参与了放射性心脏损伤的形成,并且在其中起到一定的作用。