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目的和意义:放射性肺纤维化是放射性损伤所引起的肺组织无效重建的终级阶段,其详细的发生机理至今仍未完全揭示。在放射性肺损伤的早期,MMP-12酶活性升高与肺纤维化的启动过程似乎存在特定的关系。本研究拟探索放射性肺损伤后,MMP-12在肺组织异常重建中的作用以及肺重建与肺纤维化启动之间的内在联系,阐明早期启动放射性肺纤维化的机制;并应用吡啡尼酮(Pirfenidone)研究其对放射性肺损伤后肺重建的影响与作用。方法:首先在放射性肺损伤早期,采用广谱基因芯片技术筛选差异表达的相关基因,对经过60Coγ射线照射的大鼠肺组织,分别应用明胶酶谱分析、Western Blot和免疫组织化学染色检测MMP-12的酶活性和蛋白表达变化;组织特殊染色法观察肺泡壁弹力纤维降解情况,透射电镜观察肺泡Ⅱ型上皮细胞与肺间质细胞间的“信号交流”(cross talking)现象,ELISA检测肺组织纤维化相关因子TGF-β、IL-1β、TNF-α的含量,免疫组化检测肺组织α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达情况。原代分离大鼠肺泡Ⅱ型细胞(AT-Ⅱ)、间质细胞(MA和Fb),酶谱分析法检测细胞上清中MMP-12的酶活性;人肺成纤维细胞(HLF)经照射和不同剂量的吡啡尼酮处理后,应用免疫细胞化学、Western Blot、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法和酶谱分析法分别检测HLF中TGF-β1、α-SMA、TNF-α、IL-1β、IFN-γ表达变化和细胞异常增生的程度以及细胞上清中MMP-12的酶活性。结果:(1)MMP-12酶活性在照射后1周开始增高,至照射后4周时有所下降;肺泡壁基底膜弹力纤维照射后1周开始出现降解断裂,4周时最为严重;肺组织TGF-β1含量和α-SMA免疫组化阳性信号在1~4周内随照后时间延长而逐渐升高。电镜观察肺泡Ⅱ型上皮细胞与肺间质细胞间出现“信号交流”现象。(2)在动物水平上,吡啡尼酮能明显减轻照射后肺组织的实变程度和渗出性炎症,显著抑制照射引起的MMP-12蛋白表达和酶活性升高,并且可明显抑制照射后基底膜弹力纤维的降解断裂、肺实质细胞与间质细胞的“Crosstalking”生物反应以及由此引起的纤维化相关因子的释放,拮抗肺成纤维细胞向肌成纤维细胞方向转化。(3)在细胞水平上,吡啡尼酮可抑制照射促进HLF表达TGF-β1、α-SMA、TNF-α、IL-1β、IFN-γ以及细胞增生的作用,使上清中MMP-12的酶活性减弱,且此种抑制作用和给药剂量呈明显的依赖关系。吡啡尼酮还可明显下调照射后肺实质细胞(AT-Ⅱ)和间质细胞(AM和Fb)上清中MMP-12的酶活性。结论:在放射性肺损伤早期,激活的巨噬细胞表达MMP-12,后者酶活性升高,使得肺泡壁基底膜弹力纤维降解断裂,肺组织开始重建,ECM间隙形成,进而导致肺泡上皮细胞与肺泡隔间质细胞相互接触,引发这些细胞间的cross talking生物反应,导致某些纤维化相关因子的释放,刺激肺泡隔成纤维细胞活化、增生,向周围的ECM间隙游走、迁移并向MFb方向转化,合成分泌过多的Ⅳ、Ⅰ和Ⅲ胶原,造成细胞外基质过度沉积,肺组织重建无效,最终形成肺纤维化病变。MMP-12有望成为放射性肺纤维化机理研究的一个新靶点,而吡啡尼酮通过对MMP-12酶活性的抑制,有可能成为一种新的对抗和防治放射性肺纤维化的药物,本研究为临床有效防治放射性肺损伤及肺纤维化提供了新的理论依据和措施。