ATRA促進(jìn)肺氣腫和肺減容術(shù)后肺泡修復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、肺氣腫是一種嚴(yán)重威脅人類健康的常見疾病，但目前尚無一種有效的藥物能夠控制肺氣腫病情的進(jìn)展。肺內(nèi)彈性纖維的破壞造成肺泡間隔斷裂、肺泡腔融合擴(kuò)大、氣體交換面積減少、同時(shí)肺的彈性回縮力學(xué)機(jī)制受損，是肺氣腫發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。全反式視黃酸(All-transretinoicacid,ATRA)是維生素A在體內(nèi)的活性代謝產(chǎn)物，在肺泡發(fā)育、成熟和穩(wěn)態(tài)的維持中具有重要作用，在部分動物實(shí)驗(yàn)中具有治療肺氣腫的作用，但作用機(jī)制尚不清楚。肺減容術(shù)(Lungvol

2、umereductionsurgery,LVRS)是治療重度肺氣腫的姑息性手術(shù)，療效維持2年左右后會出現(xiàn)肺功能快速的進(jìn)行性減退，其作用機(jī)制尚不清楚，目前研究多集中在LVRS對呼吸肌功能的改善上，對LVRS術(shù)后肺泡損傷與修復(fù)的研究較少。 對全肺切除術(shù)后肺代償性生長的研究表明，肺泡在特定條件刺激下可出現(xiàn)修復(fù)和再生，適宜的應(yīng)力作用和ATRA均是促進(jìn)肺泡修復(fù)的重要刺激信號。肺內(nèi)彈性纖維的合成受彈性蛋白原(Tropoelastin,TE)

3、基因的調(diào)控，而與吸煙有關(guān)的彈性纖維的破壞主要與基質(zhì)金屬蛋白酶-9(Matrixmetalloproteinase-9,MMP-9)和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子-1(Tissueinhibitor-1ofmatrixmetalloproteinase,TIMP-1)的比例失衡有關(guān)。 為探討ATRA或LVRS及二者聯(lián)合治療肺氣腫的療效和機(jī)制，本實(shí)驗(yàn)按如下三部分進(jìn)行研究。第一部分采用煙熏、氣管內(nèi)滴入豬胰彈性蛋白酶(Porcinepan

4、creaticelastase,PPE)和煙熏加氣管內(nèi)滴入PPE的方法誘發(fā)大鼠肺氣腫，并通過HRCT、肺功能和肺泡形態(tài)學(xué)觀察確認(rèn)是否發(fā)生肺氣腫，建立大鼠肺氣腫動物模型。第二部分用ATRA治療肺氣腫大鼠，觀察其對肺功能和肺泡形態(tài)學(xué)的影響，用免疫組化法觀察ATRA對Elastin、MMP-9、TIMP-1蛋白表達(dá)的影響，并用ELISA法觀察肺組織和支氣管肺泡灌洗液中MMP-9、TIMP-1的活性水平，進(jìn)一步用Western-blot和RT-

5、PCR方法觀察ATRA對彈性蛋白原(Tropoelastin，TE)、MMP-9、TIMP-1轉(zhuǎn)錄和表達(dá)的影響，探討ATRA對彈性纖維合成和降解的相關(guān)調(diào)節(jié)因素的作用。第三部分建立肺氣腫兔LVRS模型并用ATRA治療，觀察LVRS和ATRA治療后肺氣腫兔肺功能和肺泡形態(tài)學(xué)的改變，了解LVRS和ATRA治療后有無肺泡修復(fù)。用免疫組化法觀察LVRS和ATRA對Elastin、MMP-9、TIMP-1蛋白表達(dá)的影響，并用ELISA法觀察肺組織和

6、支氣管肺泡灌洗液中MMP-9、TIMP-1的活性水平，用Western-blot和RT-PCR法觀察LVRS和ATRA對TE、MMP-9、TIMP-1轉(zhuǎn)錄和表達(dá)的影響，探討LVRS和ATRA治療后肺泡修復(fù)的可能機(jī)制，為臨床應(yīng)用LVRS和ATRA治療肺氣腫提供理論指導(dǎo)。 實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)果如下：1.大鼠煙熏1月后氣管內(nèi)滴入PPE200U/kg，繼續(xù)煙熏至3月，HRCT、肺功能和組織病理學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)慢性阻塞性肺氣腫的表現(xiàn)，而單純煙熏組

7、僅出現(xiàn)慢性支氣管炎，單純PPE組無肺內(nèi)慢性炎癥表現(xiàn)。 2.ATRA明顯上調(diào)肺氣腫大鼠肺內(nèi)TE基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)水平，促進(jìn)了彈性纖維的合成，在轉(zhuǎn)錄、表達(dá)及活性水平調(diào)節(jié)MMP-9/TIMP-1的失衡，減少了彈性纖維的破壞，促進(jìn)了肺泡的修復(fù)和肺彈性回縮力學(xué)機(jī)制的恢復(fù)，改善了肺功能，但動脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果無明顯改善。 3.LVRS治療使肺氣腫家兔肺內(nèi)TE基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)水平均明顯上調(diào)，彈性纖維合成增多，而MMP-9的轉(zhuǎn)錄水平無明顯變化，

8、MMP-9的蛋白表達(dá)和活性水平均輕度下調(diào)，TIMP-1轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和活性水平均無明顯變化，促進(jìn)了肺泡的修復(fù)和肺彈性回縮力學(xué)機(jī)制的恢復(fù)，肺功能和動脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果均得以明顯改善。 4.ATRA治療顯著上調(diào)了LVRS術(shù)后肺氣腫家兔肺內(nèi)TE基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，促進(jìn)彈性纖維的合成；在轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和活性水平調(diào)節(jié)了MMP-9/TIMP-1的失衡，減少了MMP-9/TIMP-1失衡對彈性纖維的降解，促進(jìn)了LVRS術(shù)后家兔肺泡的修復(fù)和肺彈性回縮力學(xué)機(jī)制

9、的恢復(fù)，肺功能得以進(jìn)一步改善，但動脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果無明顯改善。 綜合以上研究結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：1.煙熏加氣管內(nèi)滴入蛋白水解酶的方法能夠減少蛋白水解酶的用量、減少實(shí)驗(yàn)動物死亡、在較短實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)建立類似于人類慢性阻塞性肺氣腫的實(shí)驗(yàn)動物模型。 2.ATRA能夠通過促進(jìn)肺氣腫大鼠肺內(nèi)彈性纖維的合成，減少M(fèi)MP-9/TIMP-1對肺內(nèi)彈性纖維的降解，促進(jìn)肺泡修復(fù)、增加肺的彈性回縮力、改善肺功能，但對大鼠動脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果無明顯改