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目的:
探讨高氧环境下新生SD大鼠肺组织的病理变化、肺表面活性蛋白(SPs)、血管内皮生长因子(VEGF)和Ⅷ因子的表达变化,并观察角质细胞生长因子(KGF)的干预效果,以期为临床防治高氧肺损伤提供一条新的有效途径。
方法:
将108只新生SD大鼠随机分为三组。A组:空气对照组,B组:高氧模型组,C组:高氧+KGF干预组。每组36只。每组又随机分为3、7、14天亚组。B、C组大鼠持续暴露于>95％氧箱中直至实验结束,C组于吸氧同时于背部皮下注射htKGF1mg/kg/d,连用3天后改为0.5mg/kg/d直至实验结束。A组和B组给予等量生理盐水。A组大鼠呼吸空气。3、7、14天亚组在相应时间点取肺组织,光镜下观察肺组织病理学变化并作肺泡辐射状记数(RAC),透射电镜下观察肺泡Ⅱ型上皮细胞、血管内皮细胞超微结构改变,采用免疫组织化学方法检测肺组织SPs、VEGF、Ⅷ因子(代表微血管密度)表达的变化。
结果:
光镜:空气对照组3天,肺尚处于囊泡期,肺间隔很厚。7天出现肺泡化,肺泡大小均一,肺间隔变薄,14天肺泡化成熟,肺泡大小均一,肺间隔明显变薄。与对照组相比,高氧模型组暴露3天,小血管扩张充血,肺泡腔内出现红细胞及炎细胞,肺间质细胞增多；高氧暴露7天肺间隔变厚,间质细胞及胶原样细胞增多,肺实质结构紊乱,肺泡腔大小不一,部分肺泡融合,肺泡数减少；高氧暴露14天,肺泡数明显减少,肺泡间隔明显增厚,出现明显纤维化改变。高氧+KGF干预组3天肺泡腔炎症细胞渗出不明显,7天肺泡大小较均匀,少量肺泡腔变大,肺泡壁较薄,14天见肺泡结构较规整,少量肺泡腔变大,肺泡融合不明显,肺泡间隔增生不明显。高氧组3天RAC与空气对照组相比差异无显著性,高氧组7天,14天RAC与空气对照组相比差异有显著意义(P<0.01)。高氧+KGF干预组各时间点RAG计数与空气组比较差异无显著性。②电镜:空气对照组肺泡Ⅱ型上皮细胞结构完整,胞浆内可见板层小体(LB)和线粒体(Mi),线粒体丰富,结构清晰,质膜连续完整,肺间质内无胶原沉积。肺泡Ⅰ型细胞成扁平状,结构完整,染色质分布均匀,线粒体结构清晰,无肿胀；肺泡毛细血管丰富,血管内皮细胞成扁平状,结构完整。高氧模型组3天肺泡Ⅱ型上皮细胞胞膜尚完整,数量增加,板层小体结构松散,有排空现象,线粒体不同程度的肿胀,部分内皮细胞肿胀,吞饮泡增加,基底膜结构不清晰。7天:各种细胞超微结构改变较3天时更加明显,肺泡Ⅱ型上皮细胞肿胀,线粒体中度肿胀,体积增大,胞质内板层小体不多,毛细血管内皮细胞肿胀明显,偶见内皮细胞凋亡改变,部分肺泡Ⅱ型上皮细胞出现细胞核固缩,核膜和细胞膜破坏,细胞器溶解消失；14天:上述变化明显加重,肺泡Ⅱ型上皮细胞数量不多,肺泡毛细血管内皮细胞肿胀更加明显,数量减少,线粒体嵴减少、断裂,板层小体基本排空,肺间质有大量纤维组织增生。高氧+KGF干预组3天肺泡Ⅱ型上皮细胞结构完整,数量增加,线粒体、毛细血管内皮细胞肿胀不明显。7天:少量肺泡Ⅱ型上皮细胞肿胀,数目增加,线粒体肿胀不明显,偶见体积增大,毛细血管内皮细胞轻微肿胀,未见上皮细胞、内皮细胞凋亡改变；14天:与高氧模型组比较,肺泡Ⅱ型上皮细胞、毛细血管内皮细胞数目增多,细胞肿胀明显减轻,线粒体轻度肿胀,板层小体结构尚完整。③肺表面活性蛋白的表达:主要分布于AEC Ⅱ,呈棕黄色颗粒,支气管、细支气管上皮细胞内也有微量表达。高氧模型组3天时SP-A、SP-B、SP-C表达强度较空气对照组增强,P<0.05:高氧暴露7天时SP-A、SP-B、SP-C表达强度与空气对照组比较,差异无显著性意义,P>0.05,高氧暴露14天时SP-A、SP-B、SP-C表达强度较空气对照组和高氧+KGF干预组减弱,差异有显著性,P<0.01。高氧+KGF干预组与空气对照组比较,除SP-A3天差别有统计意义外(P=0.047),SP-B、SP-C在3天、7天、14天的表达无显著性差异,P>0.05。④肺组织VEGF蛋白表达:空气对照组VEGF主要在肺组织肺泡间隔表达,在血管平滑肌和支气管上皮也有阳性表达,生后3天肺组织VEGF表达增加以远端气道上皮表达增加为甚,7天以后肺泡上皮和肺泡间隔增多,14天明显增加,与生后3天组之间比较差异有显著性(P<0.01)。高氧模型组VEGF蛋白表达水平在生后7天开始下降,生后14天进一步下降,与空气对照组同时间点比较差异有显著性(P<0.01)。高氧+KGF干预组各时间点VEGF表达与空气组比较差异无显著性。⑤Ⅷ因子表达:主要在远端肺泡壁、间质毛细血管及支气管纤毛的微血管内皮细胞表达。空气对照组Ⅷ因子表达随时间的推移逐渐升高,高氧模型组Ⅷ因子表达随时间增加而减少,与3天空气对照组比较差异无显著性(P>0.05),7天、14天Ⅷ因子表达强度与同时间点空气对照组比较差异有显著性(P<0.01),高氧+KGF干预组Ⅷ因子表达强度与同时间点空气对照组比较差异无显著性,7天、14天与高氧模型组比较,差异有显著意义(P<0.01)。
结论:
①高氧对新生大鼠肺组织有损伤作用,并随吸氧时间的延长而加重。②高氧可引起肺微血管、肺泡细胞的发育障碍,肺微血管发育异常、肺泡发育障碍是高氧致BPD新生大鼠的主要病理变化。③高氧肺损伤使肺表面活性蛋白分泌减少或功能缺陷,是高氧肺损伤的重要因素。④KGF促进肺VEGF表达、AEC Ⅱ增殖和分化,增加肺表面活性物质合成与分泌,促进肺泡上皮细胞、微血管内皮细胞的的发育,对肺的发育和分化具有重要的保护作用。