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目的:特发性肺纤维化(idiopathicpulmonaryfibrosis,IPF)是一种病因不明的慢性间质性肺疾病,其发病机制尚未明确,以早期的肺泡炎症和晚期的纤维增生为主要特征。他汀类药物是一类3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzymeA,HMG-CoA)还原酶抑制剂,通过对HMG-CoA还原酶的抑制作用,使血清胆固醇合成减少。他汀类药物除降脂作用外,还具有抗炎、抗氧化、抗血小板凝集、改善内皮功能等作用,既往研究已表明他汀类的抗炎作用可改善肺脏、肝脏、肾脏等的纤维化,但其作用机制尚不明确。Krüppel样因子4(Krüppel-likefactor4,KLF4)是在多种组织中广泛表达的、具有双重功能的转录因子,在细胞的生长、增殖、分化和凋亡等众多生理活动中起着重要作用。近年来研究发现,KLF4与心血管疾病、肿瘤和炎性疾病等均有密切关系,而KLF4在炎症反应中的作用主要表现为对单核巨噬细胞表型偏移的调节。为了探讨KLF4在阿托伐他汀抑制实验性肺纤维化中的作用,本研究拟通过支气管滴注法建立小鼠肺纤维化模型,以观察KLF4基因和蛋白在肺纤维化小鼠肺组织中的表达,通过阿托伐他汀干预肺纤维化小鼠,观察阿托伐他汀干预后肺纤维化小鼠肺组织中KLF4的表达变化,并通过RNA干扰技术敲除巨噬细胞RAW264.7KLF4基因,观察KLF4对巨噬细胞细胞增殖、凋亡及细胞表型的影响,进一步探讨KLF4在阿托伐他汀改善实验性肺纤维化过程中的作用机制。
第一部分,KLF4在实验性肺纤维化小鼠肺组织中的动态表达
方法:
1.C57BL/6小鼠随机分为生理盐水对照组(Control)和博莱霉素组(BLM),经气管内注入博莱霉素(2.5mg/kg)建立实验性小鼠肺纤维化模型,经气管内注入等量生理盐水作为对照组,分别于术后第12h、1d、2d、3d、7d、14d、28d取材;
2.采用HE染色和Masson染色观察肺组织病理变化及胶原的沉积部位和数量;
3.实时定量PCR法检测各组肺组织中KLF4mRNA表达水平;
4.免疫组织化学法检测各组肺组织中KLF4蛋白表达水平。
结果:
1.博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化过程中,第1、2、3天表现为急性炎症,第7天炎症加重,并出现胶原沉积,第14天肺泡结构塌陷,胶原沉积明显,第28天肺泡结构基本正常,炎症程度和胶原沉积较轻;
2.与对照组相比,BLM组小鼠肺组织中KLF4mRNA的表达水平第1天开始升高,而后降低,第3天达最低后逐渐升高直至第28天。
3.与对照组相比,BLM组小鼠肺组织中KLF4蛋白的表达水平与mRNA表达趋势基本一致,第1天开始升高,而后降低,第3天达最低后逐渐升高至第14天后再次下降。
第二部分,阿托伐他汀对实验性肺纤维化小鼠肺组织中KLF4表达变化的影响
方法:
1.将C57BL/6小鼠随机分为对照组(Control)、博莱霉素组(BLM)和阿托伐他汀组(ATO),BLM组和ATO组一次性经气管内注入博莱霉素(2.5mg/kg)建立实验性小鼠肺纤维化模型,对照组注入等量生理盐水。ATO组在气管滴注BLM后给予阿托伐他汀灌胃10mg/(kg·d),分别于术后第3d、14d、28d取材;
2.采用HE染色、Masson染色的方法观察肺组织病理变化及胶原的沉积部位和数量;
3.实时定量PCR法检测各组肺组织中KLF4mRNA表达水平;
4.免疫组织化学法检测各组肺组织中KLF4蛋白表达水平;
5.明胶酶谱分析法检测各组肺组织基质金属蛋白酶-2(matrixmetalloproteinase-2,MMP-2)的活性。
结果:
1.病理结果显示ATO组较BLM组炎症程度和胶原沉积明显减轻。
2.与BLM组(0.336±0.195)相比,ATO组(2.050±1.564)KLF4mRNA表达水平第3天明显上调,差异有统计学意义(P<0.05),第14天ATO组(0.464±0.110)较BLM组(2.000±0.435)明显下调,差异有统计学意义(P<0.05)。
3.与BLM组相比,各时间点ATO组KLF4蛋白表达水平均下调,差异有统计学意义(P<0.05)。
4.BLM组MMP-2活性较对照组明显上调,阿托伐他汀干预后MMP-2的活性明显下调,差异有统计学意义(P<0.05)。
第三部分,KLF4对巨噬细胞细胞增殖、凋亡及表型偏移的影响
方法:
1.通过LipofectamineTM2000将短发夹RNA(shorthairpin,shRNA)干扰质粒转染至RAW264.7,经G418筛选获得稳定细胞株,获得的稳定干扰KLF4的RAW264.7细胞株命名为shKLF4,表达对照质粒的细胞株命名为NC,野生型RAW264.7细胞命名为WT;
2.实时定量PCR法(RT-PCR)和Western-blot法鉴定干扰效率;
3.RT-PCR法检测巨噬细胞表型偏移:
获得稳定干扰KLF4细胞株后,脂多糖LPS诱导巨噬细胞表型偏移,用RT-PCR法检测巨噬细胞表型标志物的相对表达量;
4.CCK-8法测定稳定细胞株的增殖活性;
5.流式细胞术检测巨噬细胞的细胞周期及细胞凋亡;
结果:
1.成功建立稳定干扰KLF4的细胞株,RT-PCR法和Western-blot法鉴定干扰效率达70%以上,;
2.RT-PCR法结果显示,LPS诱导后,抑制巨噬细胞KLF4的表达使M1型巨噬细胞标志物TNF-α,MCP-1及CCL5的表达降低(P<0.05);
3.CCK-8法结果显示,降低巨噬细胞KLF4的表达使细胞增殖活性下降(P<0.05);
4.流式细胞术结果显示,抑制巨噬细胞KLF4的表达促进巨噬细胞的凋亡(P<0.05);
结论:
1.KLF4在实验性肺纤维化发生发展中呈现明显的动态变化;
2.阿托伐他汀干预博莱霉素致肺纤维化小鼠后KLF4表达明显下调;
3.KLF4低表达对巨噬细胞的细胞周期无明显影响,但促进其凋亡,抑制其增殖,同时抑制巨噬细胞向M1型偏移;
4.阿托伐他汀可能通过抑制KLF4的表达来实现其在实验性肺纤维化中的抗炎和抗纤维化作用。