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【目的】初步研究香烟烟雾是否通过内质网应激诱导肺结构细胞凋亡促进慢性阻塞性肺疾病(COPD)的发生发展;【方法】研究分为动物实验和临床实验两部分。1.动物实验部分:40只雄性Wistar大鼠随机分为对照组、吸烟2个月组、吸烟4个月组和戒烟组(吸烟4个月然后戒烟1个月),采用单纯被动吸烟法复制COPD模型,在各组相应的时间点通过测定肺通气功能和观察肺组织病理学变化对大鼠COPD模型进行评价。收集对照组和实验组大鼠肺组织标本,采用TUNEL法检测细胞凋亡情况,原位杂交和逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)方法检测CHOPmRNA表达水平,并采用免疫组织化学、免疫印迹方法检测PERK、P-PERK、CHOP蛋白质表达水平。2.临床实验部分:通过肺癌肺叶切除手术收集不吸烟非COPD、吸烟非COPD、吸烟COPD患者肺组织标本各10例;采用TUNEL法检测细胞凋亡情况,原位杂交检测CHOPmRNA表达水平,并采用免疫组织化学检测PERK、P-PERK、CHOP蛋白质表达水平。【结果】Ⅰ.动物试验部分结果(1)吸烟2个月组大鼠0.3秒用力呼气容积(FEV0.3)和呼气峰流速(PEF)显著低于对照组(FEV0.3 75.48±2.57 (%) VS 83.47±4.98(%),PEF33.42±3.21 VS40.11±3.66(ml/s) P均<0.05);吸烟4个月组大鼠肺通气功能较吸烟2个月组进一步降低(FEV0.3 66.18±4.12 (%) VS 75.48±2.57 (%),PEF25.89±2.22(ml/s)VS33.42±3.21(ml/s),P均<0.05);戒烟组与吸烟4个月组大鼠肺通气功能无显著性差异(P均>0.05)。(2)肺组织病理学观察结果:与对照组相比,吸烟两个月组大鼠肺结构紊乱,部分肺泡出现破裂;吸烟四个月组大鼠肺结构紊乱更明显,肺泡壁破裂,肺泡腔扩大,部分融合成肺大泡;戒烟组大鼠肺泡腔扩大较吸烟四个月组无显著改变(3) TUNEL结果显示:凋亡细胞主要是肺泡上皮细胞,血管内皮细胞和支气管上皮细胞。对照组大鼠肺组织的凋亡率为11.442±1.724(%),在吸烟两个月大鼠较对照组明显升高(22.400±1.615(%) VS 11.442±1.724 (%),P <0.05),在吸烟四个月大鼠中则进一步明显升高(34.830±3.201 (%) VS 22.400±1.615(%),P <0.05),在戒烟组大鼠稍微下降(P>0.05)。(4)原位杂交结果显示CHOP主要定位于肺泡上皮细胞,血管内皮细胞,支气管上皮细胞中,RT-PCR检测结果示吸烟两个月大鼠CHOP较对照组明显升高(P <0.05),吸烟四个月大鼠较两个月大鼠比较则进一步显著升高(P <0.05),而戒烟组大鼠与吸烟四个月大鼠相比较则没有很大区别(P >0.05)。(5)免疫组化结果显示PERK主要表达于肺泡上皮细胞,支气管上皮细胞,血管内皮细胞的胞浆,在对照组大鼠和吸烟组大鼠没有显著差别;P-PERK主要定位于肺泡上皮细胞,血管内皮细胞,支气管上皮细胞的胞浆,在对照组大鼠表达最低,吸烟两个月大鼠表达较对照组显著升高(P <0.05),吸烟四个月表达较吸烟两个月大鼠明显升高(P <0.05),而戒烟组大鼠较吸烟四个月组大鼠相比较则没有显著差别(P >0.05);而CHOP主要定位于肺泡上皮细胞,血管内皮细胞,支气管上皮细胞的胞核中;吸烟两个月大鼠CHOP较对照组明显升高(P <0.05),吸烟四个月大鼠较两个月大鼠比较则进一步明显升高(P <0.05),而戒烟组大鼠与吸烟四个月大鼠相比较则没有明显差别(P >0.05); Western blot检测结果和免疫组化一致。(6)相关分析显示细胞凋亡率、CHOPmRNA、CHOP蛋白以及P-PERK蛋白表达与肺功能呈负相关,细胞凋亡率与CHOPmRNA和蛋白呈正相关,CHOPmRNA表达与CHOP蛋白表达呈正相关,P-PERK蛋白表达与CHOP表达呈正相关。Ⅱ临床试验部分结果(1)对照组第一秒用力呼气容积与用力肺活量的比值(FEV1.0/FVC(%))和FEV1占预计值百分比(FEV1(%))显著高于吸烟组(FEV1.0/FVC(%)88±6.82 (%) VS 79.46±6.62 (%),FEV1(%) 89.31±6.06(%) VS81.4±6.83(%) P均<0.05);吸烟组肺通气功能较COPD组进一步降低(FEV1.0/FVC(%)79.46±6.62 (%) VS 58.54±6.23 (%),FEV1(%)81.4±6.83 (%) VS63.50±7.20(%) P均<0.05)。(2)肺组织病理学观察结果:与对照组比,COPD组上皮层、平滑肌层增厚,肺泡结构紊乱,上皮细胞部分脱落,管壁大量炎症细胞浸润,肺泡管、肺泡囊及肺泡扩大,肺泡壁断裂,可见部分肺泡融合成肺大泡。非COPD吸烟者肺组织结构与对照组无明显差异。(3) TUNEL结果显示:凋亡细胞主要是肺泡上皮细胞,血管内皮细胞和支气管上皮细胞。对照组人群肺组织的凋亡率最低12.5±2.8(%),在吸烟非COPD组人群较对照组明显升高(18.4±2.4 (%) VS 12.5±2.8 (%),P <0.05),在吸烟COPD组人群中则进一步明显升高(34.6±3.0 (%) VS18.4±2.4 (%),P <0.05),(4)原位杂交结果显示CHOP主要定位于肺泡上皮细胞,血管内皮细胞,支气管上皮细胞中,检测结果示吸烟非COPD较对照组明显升高(P <0.05),吸烟COPD组较吸烟非COPD组比较则进一步显著升高(P <0.05)。(5)免疫组化结果显示PERK主要表达于肺泡上皮细胞,支气管上皮细胞,血管内皮细胞的胞浆,在非吸烟组人群和吸烟组人群没有显著差别;P-PERK主要定位于肺泡上皮细胞,血管内皮细胞,支气管上皮细胞的胞浆;在对照组表达最低,吸烟非COPD组人群表达较对照组显著升高(P <0.05),吸烟COPD组人群表达较吸烟非COPD组人群明显升高(P <0.05);而CHOP蛋白主要定位于肺泡上皮细胞,血管内皮细胞,支气管上皮细胞的胞核中;吸烟非COPD组人群CHOP较对照组明显升高(P <0.05),吸烟COPD组人群较吸烟非COPD组人群比较则进一步明显升高(P <0.05)。(6)相关分析显示细胞凋亡率、CHOPmRNA、CHOP蛋白以及P-PERK蛋白表达与肺功能呈负相关,细胞凋亡率与CHOPmRNA和蛋白呈正相关,CHOPmRNA表达与CHOP蛋白表达呈正相关,P-PERK蛋白表达与CHOP表达呈正相关。【结论】1.PERK/CHOP信号通路参与了内质网应激诱导的肺结构细胞凋亡。2内质网应激诱导的细胞凋亡在慢性阻塞性肺疾病发病机制中发挥重要作用。