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肺炎克雷伯杆菌为老年人肺炎及院内感染的主要致病菌之一,TNF-α、IL-1、IL-6参与了肺炎的病理生理过程,JAK/STAT信号通路与TFN-α、IL-1、IL-6的释放、放大密切相关。因此,本课题通过研究肺炎克雷伯杆菌肺炎模型大鼠肺组织炎症介质的变化及JAK/STAT信号通路的异常,以揭示毒素清颗粒治疗老年肺炎的作用机制。
目的:观察肺组织细胞因子及JAK/STAT表达在老龄大鼠肺炎克雷伯杆菌肺炎中的变化,揭示肺炎克雷伯杆菌肺炎老龄大鼠肺脏损伤的特点及分子生物学机制,评价中药复方毒素清颗粒的保护作用及作用机制,为其临床应用提供依据。
方法:SD青年大鼠(5~6月龄)25只,SD老龄大鼠(20~22月龄)90只,均为清洁级,雄性。按体重随机分组,青年大鼠分为对照组和模型组,青年对照组10只,青年模型组15只,于取材前生理盐水灌胃5天(3ml·d-1)。老龄大鼠分为对照组、模型组、洛美沙星组、毒素清组、AG490组、RPM组、AG490+毒素清组、RPM+毒素清组,其中老龄模型组20只,其余每组各10只。对照组和模型组处理同青年大鼠。洛美沙星组、毒素清组和RPM组,取材前分别洛美沙星、毒素清和RPM灌胃5天。AG490组造模前0.5h皮下注射AG490。AG490+毒素清组取材前毒素清灌胃5天,于造模前0.5h皮下注射AG490。RPM+毒素清组取材前RPM和毒素清灌胃5天。给药剂量按动物体型系数比率换算剂量(洛美沙星:40mg·kg-1·d-1,毒素清:5.7g·kg-1·d-1,RPM:0.4mg·kg-1·d-1,AG490:8mg·kg-1)。肺炎模型采用气管插管法复制,造模后48h取材。测定造模后24h、48h外周血白细胞计数和中性粒细胞比率;测定腹主动脉血血气分析PaO2、PaCO2;光镜、电镜下观察肺组织病理形态学改变;采用免疫组织化学技术检测肺脏中IL-1、IL-6、TNF-α、JKA2、STAT1、STAT3和STAT5的表达水平;采用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测肺脏JKA2mRNA的表达。
结果:
1.支气管肺泡灌洗液(BALF)菌属鉴定结果示:均检出肺炎克雷伯杆菌,确定为肺炎克雷伯杆菌肺炎。
2.外周血白细胞计数和中性粒细胞比率变化:青年、老龄模型组24h、48h白细胞计数和中性粒细胞比率均分别较青年、老龄对照组升高显著(P<0.01);各药物组24h、48h自细胞数和中性粒细胞比率较老龄模型组均显著降低(P<0.01);各药物组之间无显著差异(P>0.05)。
3.动脉血氧分压和二氧化碳分压比较:青年、老龄模型组大鼠动脉血PaO2降低和PaCO2升高分别较青年、老龄对照组显著(P<0.01, P<0.05);且老龄模型组较青年模型组PaO2降低和PaCO2升高显著(P<0.05)。与老龄模型组比较,洛美沙星组PaO2升高和毒素清组PaCO2降低、PaO2升高均显著(P<0.01);毒素清组PaCO2降低较洛美沙星组显著(P<0.05)。
4.肺组织含水量:青年、老龄模型组肺组织含水量分别较青年、老龄对照组升高显著(P<0.05,P<0.01),其中老龄模型较青年模型升高显著(P<0.05)。各药物组肺组织含水量较老龄模型组显著降低(P<0.05)。
5.肺组织病理形态学观察:青年对照组为正常肺组织,老龄对照组肺组织可见肺泡上皮有退行性改变;青年模型组肺组织可见充血、水肿;老龄模型组肺泡上皮有退行性改变,见有纤维增生,各级支气管慢性炎症明显,其充血、水肿较青年模型组严重。与老龄模型组比较,各药物组病理损伤改善明显。
6.肺组织IL-1、IL-6、TNF-α表达的变化6.1肺组织IL-1的表达:青年、老龄模型组大鼠肺组织IL-1的阳性细胞数及平均光密度均分别高于青年、老龄对照组(P<0.01)。老龄模型组IL-1阳性细胞数较青年模型组升高显著(P<0.01)。各药物组肺组织IL-1的阳性细胞数、平均光密度较老龄模型组显著降低(P<0.01)6.2肺组织IL-6的表达:青年、老龄模型组大鼠肺组织IL-6的阳性细胞数及平均光密度均分别高于青年、老龄对照组(P<0.01);各药物组肺组织IL-6阳性细胞数较老龄模型组显著减少(P<0.01)。
6.3肺组织TNF-α表达:青年、老龄模型组大鼠肺组织TNF-α的平均光密度及阳性细胞数均分别显著高于青年、老龄对照组(P<0.01);各药物组肺组织TNF-α的阳性细胞数、平均光密度较老龄模型组显著降低(P<0.01)。
7.肺组织中JAK2、STAT1、STAT3及STAT5表达的变化7.1肺组织中JAK2的表达:老龄模型组肺组织JAK2的阳性细胞数、平均光密度较老龄对照组显著升高(P<0.01);与老龄模型组比较,毒素清组、AG490组、AG490+毒素清组、RPM+毒素清组JAK2的阳性细胞表达数、平均光密度显著降低(P<0.01),RPM组JAK2的阳性细胞数显著减少(P<0.01)。
7.2肺组织中STAT1的表达:老龄模型组肺组织STAT1的阳性细胞数、平均光密度较老龄对照组显著升高(P<0.01);各药物组STAT1的阳性细胞数较老龄模型组显著减少(P<0.01),AG490组、RPM组、AG490+毒素清组、RPM+毒素清组STAT1的平均光密度较老龄模型组显著降低(P<0.01)。
7.3肺组织中STAT3的表达:老龄模型组肺组织STAT3的阳性细胞数、平均光密度较老龄对照组显著升高(P<0.01);各药物组STAT3的阳性细胞数、平均光密度较老龄模型组显著降低(P<0.01)。
7.4肺组织中STAT5的表达:老龄模型组肺组织STAT5的阳性细胞数、平均光密度较老龄对照组显著升高(P<0.01);各药物组STAT5的阳性细胞数、平均光密度较老龄模型组显著降低(P<0.01)。
8.肺组织JAK2mRNA表达水平的变化:老龄模型组JAK2mRNA表达较老龄对照组显著升高(P<0.01);除了洛美沙星组,各药物组JAK2mRNA表达较老龄模型组显著降低(P<0.05,P<0.01)。
结论:
1.通过气管插管注入菌液法成功复制大鼠克雷伯杆菌肺炎模型,老年肺炎的肺脏损伤较青年严重,其病理变化可能与增龄因素有关。
2.老年肺炎的肺脏损伤机制可能与细胞因子IL-1、IL-6、TNF-α表达增强和JAK/STAT信号转导通路的激活有关。
3.毒素清颗粒对老年克雷伯杆菌肺炎肺脏损伤具有较好的保护作用。
4.毒素清颗粒对克雷伯杆菌肺炎肺脏保护作用机制可能与其下调细胞因子IL-1、IL-6、FNF-α表达及抑制JAK/STAT信号转导通路活化有关。