MMP-9和TIMP-1在大鼠COPD合并肺間質(zhì)纖維化的作用.pdf

1、目的:慢性阻塞性肺疾病合并肺間質(zhì)纖維化(chronic obstructivepulmonary disease combined with pulmonary interstitial fibrosis,PIF-COPD矗)與特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化有明顯的不同,COPD發(fā)展過(guò)程中肺纖維化是一種極為常見的病理改變。COPD合并肺纖維化主要發(fā)生部位在支氣管各級(jí)分支,特別是Ⅵ級(jí)以下的支氣管分支周圍,病變嚴(yán)重的病例累及了呼吸性細(xì)支氣管和肺泡壁,且

2、以Ⅲ型膠原纖維為主,最終引起持續(xù)氣道狹窄和通氣功能障礙。有人認(rèn)為肺間質(zhì)和肺泡纖維化是病變隨病程向肺組織深處發(fā)展的結(jié)果,可能是炎癥的一種修復(fù)反應(yīng),也是造成肺通氣和換氣功能障礙的因?yàn)椤ＥR床上,人們發(fā)現(xiàn)COPD常合并一定程度的肺纖維化,但對(duì)其潛在機(jī)理尚未闡明,近年來(lái),國(guó)內(nèi)外許多研究發(fā)現(xiàn),吸煙與反復(fù)細(xì)菌感染可以加速COPD病情惡化,這對(duì)進(jìn)一步探討本病的發(fā)病機(jī)制提供了重要依據(jù)。氣道炎癥和氣道重構(gòu)是COPD的主要病理特征。以膠原為主的細(xì)胞外基質(zhì)在氣

3、道壁的過(guò)度沉積是引起氣道壁纖維化氣流阻塞的主要因?yàn)??；|(zhì)金屬蛋白酶可降解肺泡壁ECM和基底膜幾乎所有的蛋白成分,參與呼吸道重建。本研究旨在觀察肺組織中基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)和組織型蛋白酶抑制劑-1(tissueinhibitor of metalloproteinase-1,TIMP-1)在吸煙聯(lián)合脂多糖致大鼠PIF-COPD模型中的水平并分析其相關(guān)性,并通過(guò)比較模型組大鼠

4、肺組織中膠原蛋白Ⅲ含量,來(lái)探討COPD合并肺纖維化的可能發(fā)病機(jī)制,為臨床提供預(yù)防、診斷及抗炎、抗纖維化治療的新思路。
　　 方法:選取24只雄性SD大鼠(河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供),體重250-300g,適應(yīng)性飼養(yǎng)三天后,隨機(jī)分成正常對(duì)照組(A組)、28天模型組(B組)、42天模型組(C組)。B組和C組大鼠分別置于自制的40cm×50cm×60cm的有機(jī)玻璃吸煙箱內(nèi)吸煙,吸煙量為(5支/次,2次/每天),其中每次吸煙時(shí)間為1

5、小時(shí)。B組于第1天,第15天氣管內(nèi)注入0.2ml含200ug的脂多糖,C組于第1天,第15天,第28天氣管內(nèi)注入0.2ml含200ug的脂多糖,氣管滴脂多糖當(dāng)日不吸煙,對(duì)照組不做任何處理,飼養(yǎng)條件相同。所有操作均在無(wú)菌條件下進(jìn)行。用10％水合氯醛(40mg/kg體重)腹腔注射麻醉,作頸正中切口,充分暴露氣管,經(jīng)環(huán)狀軟骨下氣管間隙穿刺向氣管內(nèi)緩慢注入藥液,將大鼠直立并輕輕旋轉(zhuǎn)動(dòng)物,使藥液在肺內(nèi)充分、均勻。各組大鼠分別于造模后28天、42天

6、處死,取材:左肺組織做HE、Masson染色和免疫組化方法測(cè)定肺組織中的膠原蛋白Ⅲ陽(yáng)性面積比,右肺經(jīng)氣管插管取支氣管肺泡灌洗液(BALF),免疫組化方法測(cè)肺組織中MMP-9和TIMP-1含量(用OD值來(lái)間接反應(yīng))。細(xì)胞沉淀懸浮于等量生理鹽水中,進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)和分類計(jì)數(shù)。
　　 結(jié)果:
　　 1 B組和C組細(xì)胞總數(shù)較對(duì)照組有明顯升高(P<0.01)。B組巨噬細(xì)胞數(shù)％較對(duì)照組有明顯降低(P<0.01),中性粒細(xì)胞數(shù)％(PMN％

7、)較對(duì)照組有明顯升高(P<0.01)。C組巨噬細(xì)胞數(shù)％較對(duì)照組有明顯降低(P<0.01),淋巴細(xì)胞數(shù)％有明顯增高(P<0.01)。
　　 2 HE染色所見:正常對(duì)照組均未出現(xiàn)明顯的病理變化。B組肺泡腔顯著擴(kuò)大,肺泡壁斷裂,肺泡融合,可見明顯肺氣腫,肺泡間隔水腫增寬,形成嚴(yán)重肺泡炎,成纖維細(xì)胞開始增生,小氣道平滑肌增殖紊亂,血管腔狹窄。C組肺泡炎逐漸減輕,肺泡壁增厚,仍可見炎性細(xì)胞浸潤(rùn),以巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等慢性炎癥細(xì)胞為主,肺纖

8、維組織合成增加,膠原纖維明顯增多,部分肺泡間隔明顯增寬。
　　 3 Masson染色:正常對(duì)照組可見淡藍(lán)色的基質(zhì)膠原較少。模型組基質(zhì)膠原隨造模時(shí)間延長(zhǎng)而明顯增多。
　　 4肺組織中膠原蛋白Ⅲ的含量變化:免疫組化結(jié)果顯示B組和C組肺組織膠原蛋白Ⅲ含量高于正常對(duì)照組,兩組比較均有顯著性差異(P<0.01),C組較B組肺組織膠原蛋白v含量也有明顯增高,兩組比較有顯著性差異(P<0.01),模型組膠原蛋白Ⅲ含量隨造模時(shí)間的延長(zhǎng)逐

9、漸增高。
　　 5大鼠肺組織中MMP-9含量變化(用OD值來(lái)間接反映):B組和C組MMP-9含量分別為0.1970和0.2414較正常對(duì)照組含量增高,兩組比較均有顯著性差異(P<0.01)。C組較B組肺組織中MMP-9含量增高,兩組比較有顯著性差異(P<0.01),模型組MMP-9含量隨造模時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增高。
　　 6大鼠肺組織中TIMP—1含量的變化(用OD值來(lái)間接反映):B組和C組含量分別為0.1265和0.2171

10、較正常對(duì)照組增高,兩組比較均有顯著性差異(P<0.01)。C組較B組肺組織中TIMP-1含量增高,兩組比較有顯著性差異(P<0.01)。模型組TIMP-1含量隨造模時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增高。
　　 7各組大鼠肺功能變化:B組和C組0.3秒用力呼氣容積占用力肺活量比、呼氣峰值流速、呼氣中期流速較正常對(duì)照組降低(P<0.05),B組呼氣阻力、吸氣阻力較正常對(duì)照組增高(P<0.05)。C組呼氣峰值流速、呼氣中期流速較B組增高(P<0.05),

11、呼氣阻力、吸氣阻力較B組降低(P<0.05)。
　　 結(jié)論:
　　 1用吸煙聯(lián)合脂多糖致大鼠COPD合并肺間質(zhì)纖維化的動(dòng)物模型的嘗試是基本成功的。
　　 2吸煙和反復(fù)發(fā)生的氣道慢性炎癥可能參與了COPD合并肺間質(zhì)纖維化的形成過(guò)程。
　　 3 MMP-9和TIMP-1的表達(dá)在肺組織中隨造模時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增高,說(shuō)明MMP-9和TIMP-1在COPD合并肺間質(zhì)纖維化中起著重要作用。
　　 4膠原蛋白Ⅲ含