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氨氯地平對肺纖維化大鼠的影響研究*

2016-12-13 08:23陳菊屏羅秀芳劉茗心范賢明王文軍湛曉勤
中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志 2016年22期
關(guān)鍵詞:肺纖維化膠原氨氯地平

陳菊屏,羅秀芳,劉茗心,范賢明,王文軍,湛曉勤

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科,四川 瀘州 646000)

論著

氨氯地平對肺纖維化大鼠的影響研究*

陳菊屏,羅秀芳,劉茗心,范賢明,王文軍,湛曉勤

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科,四川 瀘州 646000)

目的研究氨氯地平對大鼠肺纖維化的保護作用和可能的分子機制,為肺纖維化的治療尋找新的途徑。方法選取240只實驗大鼠進行研究,隨機分為空白組、模型組、吡非尼酮組和氨氯地平組,每組各60只。模型組、吡非尼酮組和氨氯地平組采用氣管內(nèi)灌注博來霉素建立肺纖維化大鼠模型,空白組則氣管內(nèi)灌注等量生理鹽水;然后空白組和模型組大鼠給予相同量生理鹽水處理,氨氯地平組大鼠則給予1/2量的氨氯地平和1/2量的生理鹽水處理;吡非尼酮組給予1/2量的吡非尼酮和1/2量的生理鹽水處理。采用單因素方差分析和u檢驗分析1、2及4周后4組大鼠肺泡炎、肺纖維化的評分,并分析大鼠的血小板反應(yīng)蛋白1(TSP-1)、轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)及I型膠原和III型膠原mRNA的含量變化情況。結(jié)果氨氯地平組和吡非尼酮組大鼠各時間段的TSP-1、TGF-β1及I型膠原和III型膠原mRNA的含量均低于模型組(P<0.05),且氨氯地平組較吡非尼酮組也降低(P<0.05),大鼠的肺泡炎和肺纖維化評分結(jié)果顯示氨氯地平組和吡非尼酮組低于模型組(P<0.05),且氨氯地平組顯著低于吡非尼酮組(P<0.05)。結(jié)論氨氯地平可能通過抑制TGF-β1、TSP-1的生成水平和減少I型膠原和III型膠原mRNA的表達達到減輕大鼠肺組織肺泡炎及肺纖維化程度的臨床效果。

氨氯地平;吡非尼酮;博來霉素;肺纖維化

肺纖維化[1](pulmonary fibrosis,PF)多累及肺間質(zhì)、肺泡和細支氣管。最顯著特征[2-3]為Ⅱ型肺泡上皮細胞聚集、成纖維細胞(Fibroblast,F(xiàn)B)增生、細胞外基質(zhì)增加、膠原蛋白沉積等,起病初多有肺泡及間質(zhì)非特異性炎癥改變,繼之出現(xiàn)肺泡結(jié)構(gòu)損害,反復發(fā)生,呈新舊病灶并存現(xiàn)象。該病發(fā)病率較高,傳統(tǒng)的一線治療藥物糖皮質(zhì)激素及細胞毒類藥物治療效果不好。大量文獻顯示[4-5],氨氯地平能明顯抑制心肌以及腎臟和肝臟的纖維化進程,故其可能對肺纖維化形成有一定的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)[6]肺纖維化大鼠模型I、III膠原mRNA含量、轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)含量是增高的,但仍不能作為PF確診的依據(jù)。而另有研究[7-8]認為血小板反應(yīng)蛋白1(thrombos pondin 1,TSP1)在組織纖維化的發(fā)展中起到重要作用,可作為診斷纖維化形成的參考指標。本次實驗擬通過觀察氨氯地平干預下肺纖維化大鼠上述指標含量變化,以及對肺泡炎、肺纖維化的評分方面的影響,以期發(fā)現(xiàn)氨氯地平在肺纖維化方面的作用與可能機制。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選擇健康的SD大鼠240只。材料選自西南醫(yī)科大學實驗動物中心,生產(chǎn)許可證號scxk[(川)2013-17],鼠齡均為同批次6周大鼠,平均體重為(208±41)g。藥物選擇:博來霉素(15 mg/支,批號Y32480,日本化藥株式會社),氨氯地平(中國大連輝瑞制藥有限公司)。病理切片機(型號:LEICA KM I135德國石蠟切片機),光鏡(型號:LEICA DM LB德國顯微鏡),日本OLYMPUS全自動顯微攝像系統(tǒng),Q520圖像分析儀(英國Cambridge公司),MIAS-300mRNA圖像分析軟件(四川大學)。

1.2 建立大鼠模型

將240只健康大鼠分為4組(空白組、模型組、吡非尼酮組及氨氯地平組),每組各60只。所有大鼠喂養(yǎng)1周后方可進行實驗,首先完成大鼠麻醉:按照0.35 ml/100 g體重行腹腔注射10%水合氯醛[9],麻醉完成后將大鼠固定于鼠板成仰臥位,經(jīng)18號氣管插管完成大鼠外置氣道的建立,放置碎棉絮實時監(jiān)測大鼠的氣道通暢情況??瞻捉M經(jīng)氣道注入生理鹽水(按照1 ml/kg體重),模型組、吡非尼酮組及氨氯地平組均經(jīng)氣道注入相同質(zhì)量的博來霉素A5完成模型的制備。完畢后立即將動物直立、旋轉(zhuǎn),動物清醒可后隨意進食作為模型建立成功的標準[10]??瞻捉M和模型組經(jīng)食道灌注生理鹽水(按照5 mg/kg體重),吡非尼酮組及氨氯地平組(按照生理鹽水∶藥物=1∶1)灌注等量相應(yīng)藥物。所有模型建立完成后的1、2及4周分別處死4組大鼠各20只。

1.3 大鼠組織病理切片和染色

取出處死動物肺臟進行常規(guī)石蠟包埋[11],采用病理切片機連續(xù)組織切片(厚4μm,型號:LEICA KM I135德國石蠟切片機),取切片完成HE染色和三色(Masson)染色,光鏡(型號:LEICA DM LB德國顯微鏡)和日本OLYMPUS全自動顯微攝像系統(tǒng)做圖像采集,觀察肺組織變化情況。

1.4 免疫組織化學檢測TGF-β1和TSP-1

將石蠟切片行脫水脫蠟處理,70%酒精潤洗行PAP法[12]染色,選擇Im-30634大鼠TGF-β1免疫組織化學檢測試劑盒和Im-30208大鼠血小板反應(yīng)蛋白/凝血酶敏感蛋白1免疫組織化學檢測試劑盒進行免疫組織化學分析(上述材料均選自上海雅吉生物科技有限公司)。對于染色結(jié)果則使用Q520圖像分析儀(英國Cambridge公司)進行定量檢測。高倍鏡下根據(jù)不同的表達部位選擇5個視野,計算平均光密度。

1.5 I型膠原和III型膠原mRNA含量檢測

Northern印跡分子雜交法[13]完成對I、III型膠原mRNA的測驗,方法依照杜衛(wèi)東等[14]對肝纖維化α1(I)和α1(III)前膠原mRNA表達的測驗,膠原重組質(zhì)粒由美國Mon-li Chu博士提供。采用MIAS-300圖像分析軟件(材料選自四川大學)對雜交后圖像進行分析,分別計算出I、III型膠原mRNA的相對含量。

1.6 肺纖維化和肺泡炎評分判斷標準

參照文獻評判標準[15]分為4級:0級表示無明顯肺纖維化或炎癥病灶出現(xiàn);I級表示肺纖維化或炎癥程度達全肺的20%;II級表示肺纖維化或炎癥程度達全肺的20%~50%;III級表示肺纖維化或炎癥程度達全肺的5%以上。

1.7 統(tǒng)計學方法

采用SPSS21.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析,計量資料采用均數(shù)±標準差(±s)表示,計數(shù)資料采用頻數(shù)描述。計量資料組間比較采用方差分析,對等級資料使用非秩和秩和檢驗(Kruskal-Wallis H檢驗)進行組間分析,兩兩比較則采用LSD-t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 大鼠肺纖維化程度(Masson染色)評分

模型組大鼠隨著時間的推移,肺纖維化嚴重程度逐漸加重,在3個時間點對照組較空白組肺纖維化程度均加重(P<0.05),說明建立大鼠模型成功,博來霉素對大鼠肺組織的影響明顯。第1周剩余3組間的肺纖維化程度相近,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);第2周時氨氯地平組纖維增生較對照組和吡非尼酮組均減輕,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);第4周時氨氯地平組較模型組纖維增生減輕(P<0.05),吡非尼酮組較模型組纖維增生減輕(P<0.05),氨氯地平組較吡非尼酮組纖維增生減輕(P<0.05)。見表1和圖1。

表1 肺纖維化程度評分比較(n=60,例)

圖1 大鼠肺纖維化Masson染色(40×10)

表2 肺泡炎程度評分比較(n=60,例)

2.2 大鼠肺泡炎程度(HE染色)評分

炎癥反應(yīng)的發(fā)生具有突然性,在本次試驗中完成灌注后的一段時間內(nèi)均有炎癥出現(xiàn)。但空白組大鼠在3個時間段的炎癥細胞浸潤程度均低于其余3組(P<0.05)。隨著時間推移模型組炎癥反應(yīng)得到一定改善,但差異沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05);第2周和第4周時,氨氯地平組和吡非尼酮組炎癥細胞浸潤程度、肺泡間隔增寬范圍均低于模型組(P<0.05)。見表2。

2.3 大鼠TGF-β1和TSP-1含量

3個時間點空白組較其他3組TGF-β1和TSP-1均較低(P<0.05);模型組大鼠各時間點的TGF-β1和TSP-1含量均高于氨氯地平組和吡非尼酮組(P<0.05);且氨氯地平組較吡非尼酮組大鼠各時間段TGF-β1和TSP-1含量降低(P<0.05)。見表3。免疫組織化學見圖2。

2.4 大鼠I型膠原和III型膠原mRNA含量

3個時間點空白組較其他3組I、III型膠原mRNA含量均較低(P<0.05);模型組大鼠各時間點均高于氨氯地平組和吡非尼酮組(P<0.05);且氨氯地平組較吡非尼酮組大鼠各時間段含量降低(P<0.05)。見表4。

表3 TGF-β1和TSP-1含量(IOD)比較(±s)

表3 TGF-β1和TSP-1含量(IOD)比較(±s)

注:1)空白組與其他3組比較,P<0.05;2)模型組與氨氯地平組和吡非尼酮組比較,P<0.05;3)氨氯地平組與吡非尼酮組比較,P<0.05

組別第1周第2周第4周TGF-β1TGF-β1TGF-β1TSP-1空白組8.48±0.211)4.42±0.151)8.83±0.231)4.37±0.111)8.56±0.271)4.51±0.161)TSP-1TSP-1模型組氨氯地平組167.37±5.872)142.45±4.433)148.67±25.522)114.58±21.133)178.28±5.332)94..33±4.123)152.26±41.182)88.20±16.583)183.34±4.482)11.35±2.283)136.35±38.852)74.82±1.153)吡非尼酮組152.42±4.28133.96±22.45112.36±4.63109.01±23.3119.97±4.4520.23±0.97 F值,P值5968.410,0.000214.254,0.0005827.97,0.000122.659,0.00012852.240,0.000189.025,0.000空白組vs模型組(t值,P值)-118.06,0.000-22.795,0.000-131.053,0.000-18.654,0.000-164.521,0.000-21.456,0.000空白組vs氨氯地平組(t值,P值)-99.549,0.000-17.408,0.000-66.126,0.000-10.574,0.000-2.626,0.010-11.442,0.000空白組vs吡非尼酮組(t值,P值)-106.957,0.000-20.471,0.000-80.070,0.000-13.199,0.000-10.740,0.000-2.558,0.013模型組vs氨氯地平組(t值,P值)18.517,0.0005.387,0.00064.927,0.0008.080,0.000161.895,0.00010.014,0.000模型組vs氨氯地平組(t值,P值)11.109,0.0002.325,0.02350.983,0.0005.455,0.000153.781,0.00018.898,0.000氨氯地平組vs吡非尼酮組(t值,P值)-7.408,0.000-3.063,0.003-13.944,0.000-2.625,0.010-8.114,0.0008.884,0.000

圖2 TGF-β1和TSP-1免疫組織化學染色(40×10)

表4 I、III型膠原mRNA含量比較(±s)

表4 I、III型膠原mRNA含量比較(±s)

注:1)空白組與其他3組比較,P<0.05;2)模型組與氨氯地平組和吡非尼酮組比較,P<0.05;3)氨氯地平組與吡非尼酮組比較,P<0.05

組別第1周第2周第4周I型I型I型III型空白組0.57±0.061)0.68±0.101)0.56±0.051)0.67±0.091)0.56±0.081)0.66±0.111)III型III型模型組氨氯地平組0.77±0.052)0.64±0.053)0.89±0.112)0.76±0.083)0.81±0.042)0.65±0.073)0.95±0.112)0.81±0.103)0.88±0.052)0.63±0.043)0.99±0.122)0.74±0.083)吡非尼酮組0.71±0.040.83±0.070.74±0.110.88±0.080.77±0.090.81±0.10 F值,P值58.758,0.00019.641,0.00044.739,0.00031.238,0.00088.029,0.00036.923,0.000空白組vs模型組(t值,P值)-12.525,0.000-7.267,0.000-10.885,0.000-9.257,0.000-14.840,0.000-10.077,0.000空白組vs氨氯地平組(t值,P值)-4.384,0.000-2.769,0.007-3.919,0.000-4.628,0.000-3.246,0.000-2.443,0.000空白組vs吡非尼酮組(t值,P值)-8.767,0.000-5.191,0.000-7.837,0.000-6.942,0.000-9.739,0.000-4.580,0.000模型組vs氨氯地平組(t值,P值)8.141,0.0004.499,0.0006.966,0.0004.628,0.00011.594,0.0007.634,0.000模型組vs氨氯地平組(t值,P值)3.757,0.0002.076,0.0413.048,0.0032.314,0.0235.101,0.0005.496,0.000氨氯地平組vs吡非尼酮組(t值,P值)-4.384,0.000-2.422,0.018-3.919,0.000-2.314,0.023-6.492,0.000-2.138,0.000

3 討論

氨氯地平是一種長效的鈣離子拮抗劑,半衰期約23 h,除了其可靠的降動脈壓及極低的毒副作用以外,它在逆轉(zhuǎn)心肌的纖維化也有不俗的表現(xiàn),可能與其抑制早期增生反應(yīng)基因c-myc、c-fos和c-jun和激活抗增生基因有關(guān)[16]。另外,也有資料表明氨氯地平可一定程度改善腎纖維化,可能是因為其能抑制由血管緊張素II(AngII)及血小板衍生生長因子(PDGF)誘導的SHR大鼠腎小球系膜細胞的肥大與增殖有關(guān)[17]。氨氯地平在肝纖維化的減輕也有值得稱道的地方。因此,本研究認為在肺纖維化方面,氨氯地平也有可能起到抑制肺纖維化發(fā)展的作用。盡管在既往的研究中發(fā)現(xiàn)[18],肺纖維化大鼠模型I、III膠原mRNA含量、TGF-β1含量是增高的,但仍不能作為PF確診的依據(jù)。研究[19]中發(fā)現(xiàn)腎小管間質(zhì)纖維化進展過程中,TSP1表達顯著上調(diào),其改變程度與腎功能損害密切相關(guān)。學者們根據(jù)腎間質(zhì)與肺間質(zhì)在組織學發(fā)生上的同源性[20],考慮在肺纖維化的進程中,是否存在TSP1的密切相關(guān)以及在其診斷中的地位的研究已成為組織纖維化研究中新的熱點。TSP1又稱血小板活化依賴性顆粒表面膜蛋白,由789個氨基酸殘基組成,存在于血小板的α顆粒體和內(nèi)皮細胞Weibei-Palade小體(棒狀小體)內(nèi),在化學因子刺激下,α顆粒體和棒狀小體迅速與胞膜融合而在細胞膜上表達,介導白細胞與內(nèi)皮細胞的起始黏附,在炎癥和血栓形成等方面起重要作用。

在本次實驗研究中發(fā)現(xiàn),空白組TSP-1、TGF-β1及I型膠原和III型膠原mRNA含量較其他3組均低,說明大鼠注入博來霉素后的一段時間內(nèi)TSP-1、TGF-β1的表達均增加,且I型、III型膠原mRNA的轉(zhuǎn)錄翻譯增強。而氨氯地平組和吡非尼酮組大鼠各時間段的指標含量低于模型組,且氨氯地平組較吡非尼酮組也降低,說明兩種藥物對上述指標的表達有抑制作用且氨氯地平效果較吡非尼酮更顯著,而實驗最后兩組的上述指標水平未為達到正常水平可能的原因是注射博來霉素對大鼠肺組織帶來不可逆性損傷或者是實驗時間不夠長,藥物未達到最終療效。而大鼠肺組織纖維化masson染色和肺泡炎的HE染色顯示大鼠的肺泡炎和肺纖維化評分結(jié)果顯示:空白組較其余3組較輕,而氨氯地平組和吡非尼酮組低于模型組,且氨氯地平組低于吡非尼酮組(P<0.05)也證實上述觀點。

綜上所述:氨氯地平對于人工注射博來霉素形成的肺組織纖維化和肺泡炎抑制作用顯著,可能與抑制TSP-1、TGF-β1的表達和抑制I型膠原和III型膠原mRNA的轉(zhuǎn)錄翻譯有關(guān)系,為氨氯地平藥物療效的臨床研究和臨床使用提供參考。

本次實驗的不足之處在于:①忽略氣管灌注對大鼠本身肺組織帶來的損傷;②實驗時間過短,導致藥物療效的證明存在弊端(無法確定藥物是否能治愈肺纖維化),應(yīng)適當增加時限;③實驗分組存在不科學性:可增加氨氯地平和吡非尼酮藥物聯(lián)合使用組,證實單獨使用氨氯地平的臨床療效。

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(張蕾 編輯)

Effect of Amlodipine on pulmonary fibrosis in rats*

Ju-ping Chen,Xiu-fang Luo,Ming-xin Liu,Xian-ming Fan,Wen-jun Wang,Xiao-qin Zhan
(Department of Respiratory Medicine,the Affiliated Hospital,Southwest Medical University, Luzhou,Sichuan 646000,China)

Objective To study the protective effect of Amlodipine on pulmonary fibrosis in rats and the possible molecular mechanism,so as to find new ways for the treatment of pulmonary fibrosis.Methods Totally 240 rats were divided into control group,model group,Pirfenidone group and Amlodipine group at random.The rats in the model group,Pirfenidone group and Amlodipine group were perfused with Bleomycin through trachea to build the model of pulmonary fibrosis,those in the control group were perfused with saline.Then the rats in the control and model groups were given normal saline,but the rats of the Amlodipine group and the Pirfenidone group were treated with half volume of Amlodipine and Pirfenidone respectively together with half amount of normal saline.Single factor analysis andUtest were used to analyze the pulmonary fibrosis score and alveolitis score at 1,2 and 4 weeks in the 4 groups,and also the content of thrombospondin 1(TSP-1),TGF-β1and mRNA of type I collagen and type III collagen was analyzed.Results The four indexes in the Amlodipine group and the Pirfenidone group were significantly lower than those in the model group at each time point(P<0.05),they were obviously lower in the Amlodipine group than in the Pirfenidone group(P<0.05).The alveolitis and pulmonary fibrosis scores in the Amlodipine and Pirfenidone groups were significantly lower than those in the model group(P<0.05),and they were obviously lower in the Amlodipine group than in the Pirfenidone group(P<0.05).Conclusions Amlodipine can significantly reduce lung alveolitis and pulmonary fibrosis,possibly through inhibition of TGF-β1and TSP-1 and reduction of type I and III collagen mRNA expression.

Amlodipine;Pirfenidone;Bleomycin;pulmonary fibrosis

R-332

A

10.3969/j.issn.1005-8982.2016.22.001

1005-8982(2016)22-0001-06

2016-05-28

四川省衛(wèi)生廳項目(No:110343)

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