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目的:观察乌司他丁对光气吸入所致的急性肺损伤中TNF-α和MMP-9 表达的影响及其二者的相关性探讨,以证实乌司他丁对光气所致的急性吸入性肺损伤是否具有保护作用。
方法:清洁级健康SD 雄性大鼠64 只, 体重180-200g,以随机数字表达法分为2 大组,8 个亚组,即未染毒组(A 组)(空气对照组A1、地塞米松空气对照组A2、生理盐水空气对照组A3、乌司他丁空气对照组A4) 和染毒组(B 组)(光气染毒组B1、生理盐水光气组B2、光气地塞米松对照组B3、乌司他丁干预组B4)。其中B1 组和B2 组合称为损伤组,B3 组和B4 组合称为治疗组。在相同的实验条件下,空气对照组、地塞米松空气对照组、生理盐水空气对照组、乌司他丁空气对照组吸入空气、光气染毒组、乌司他丁干预组、地塞米松对照组和生理盐水对照组吸入浓度为8.33g/m3 的三光气(光气由固体三光气溶于环已烷,N,N-二甲基甲酰胺滴定产生),各组吸入时间均为5 分钟,生理盐水对照组予染毒前1 小时注入同乌司他丁组等量的生理盐水.乌司他丁治疗组予染毒后1 小时给予乌司他丁注射液10 万U/kg 进行干预.地塞米松治疗组予染毒后1 小时注入地塞米松2.5mg/kg(二者均溶于100ml 生理盐水),大鼠正常饮水、供食喂养6 小时,观察动物6 小时时大鼠的呼吸频率和各组发绀的动物数,4 小时后处死大鼠,观察各组BALF 中细胞总数、中性粒细胞百分比、蛋白含量和肺湿/干比值以及形态学变化,测定各组血清和BALF 中致炎因子TNF-α和MMP-9 的浓度变化,并通过明胶酶谱、免疫组化和荧光定量PCR 观察两个指标在不同组中的表达差异,比较其中肺损伤中的不同差异。
结果:本实验成功复制了大鼠急性肺损伤模型,实验大鼠64 只全部进入结果分析,有以下实验结果:
1. 各组动物一般情况:对照组活动正常,摄食,饮水,损伤组活动度明显下降,对外界刺激反应淡漠,治疗组较损伤组情况好转。
2. 呼吸频率:对照组呼吸频率正常,损伤组和治疗组均增快,其中损伤组增加最多。三组呼吸频率相互比较,有统计学差异。
3. 肺组织外观:对照组肺脏呈粉红色,无充血、水肿及梗死灶。损伤组肺呈暗红色,肺体积增大,明显充血、水肿,可见点片状出血,治疗组充血、水肿较致伤组轻,可见点状出血。
4. 肺组织HE 染色:对照组肺结构正常,损伤组肺泡腔明显变窄,肺泡和肺间质水肿,肺间质和肺泡腔内有较多量的出血肺泡壁明显增厚,肺泡壁毛细血管内有淤血,间质内有大量炎性细胞浸润,治疗组上述病理变化较损伤组较轻。
5. BALF 中的细胞总数、蛋白含量、肺W/D、肺水含量:损伤组中的各项指标值均高于对照组,而治疗组上述各项指标值均低于损伤组。
6. ELISA 测定血清和BALF 中TNF-α和MMP-9 水平:与对照组相比损伤组血清和BALF 中TNF-α和MMP-9 水平明显升高,与损伤组相比治疗组中TNF-α和MMP-9 显著降低。
7. 明胶酶谱法证明MMP-9 在损伤组中的表达显著高于对照组和治疗组,且酶活性和酶解量亦显著增高。
8. 肺损伤组织病理评分:对照组与损伤组相比肺损伤组织病理评分明显升高,治疗组与损伤组相比肺损伤组织病理评分显著降低。
9. 肺组织中MMP-9 免疫组化表达:分析表明MMP-9 的表达主要在胞浆。对照各组基本不表达或者表达较少,在肺组织受到损伤时, 表达随着肺组织损伤程度加重而逐渐增强,主要分布在巨噬细胞和炎性细胞胞浆内,如中性粒细胞有强表达,但UTI 治疗组表达逐渐减弱且阳性着色较轻。
10. 肺组织匀浆中TNF-α和MMP-9 荧光定量PCR:在正常对照组中肺组织为弱表达,在光气吸入性肺组织损伤时表达上调到最高值,给予乌司他丁治疗保护损伤时,表达下调,但明显高于正常肺组织。
结论:在ALI早期使用乌司他丁可有效减轻肺组织的损伤程度,减轻肺部的炎症反应,其可能的作用机制为乌司他丁通过抑制MMP-9的活化,减少了炎性细胞因子TNF-α的基因转录,使炎性细胞因子生成减少,从而在一定程度上减轻了ALI时肺部的炎性损伤。