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分支,特別是Ⅵ級以下的支氣管分支周圍,病變嚴重的病例累及了呼吸性細支氣管和肺泡壁,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)展的結果,可能是炎癥的一種修復反應,也是造成肺通氣和換氣功能障礙的因為。臨床上,人們發(fā)現(xiàn)COPD常合并一定程度的肺纖維化,但對其潛在機理尚未闡明,近年來,國內(nèi)外許多研究發(fā)現(xiàn),吸煙與反復細菌感染可以加速COPD病情惡化,這對進一步探討本病的發(fā)病機制提供了重要依據(jù)。氣道炎癥和氣道重構是COPD的主要病理特征。以膠原為主的細胞外基質(zhì)在氣

3、道壁的過度沉積是引起氣道壁纖維化氣流阻塞的主要因為?；|(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性,并通過比較模型組大鼠

4、肺組織中膠原蛋白Ⅲ含量,來探討COPD合并肺纖維化的可能發(fā)病機制,為臨床提供預防、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)科大學實驗動物中心提供),體重250-300g,適應性飼養(yǎng)三天后,隨機分成正常對照組(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),其中每次吸煙時間為1

5、小時。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,氣管滴脂多糖當日不吸煙,對照組不做任何處理,飼養(yǎng)條件相同。所有操作均在無菌條件下進行。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動物,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定肺組織中的膠原蛋白Ⅲ陽性面積比,右肺經(jīng)氣管插管取支氣管肺泡灌洗液(BALF),免疫組化方法測肺組織中MMP-9和TIMP-1含量(用OD值來間接反應)。細胞沉淀懸浮于等量生理鹽水中,進行細胞計數(shù)和分類計數(shù)。
　　 結果:
　　 1 B組和C組細胞總數(shù)較對照組有明顯升高(P<0.01)。B組巨噬細胞數(shù)％較對照組有明顯降低(P<0.01),中性粒細胞數(shù)％(PMN％

7、)較對照組有明顯升高(P<0.01)。C組巨噬細胞數(shù)％較對照組有明顯降低(P<0.01),淋巴細胞數(shù)％有明顯增高(P<0.01)。
　　 2 HE染色所見:正常對照組均未出現(xiàn)明顯的病理變化。B組肺泡腔顯著擴大,肺泡壁斷裂,肺泡融合,可見明顯肺氣腫,肺泡間隔水腫增寬,形成嚴重肺泡炎,成纖維細胞開始增生,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,仍可見炎性細胞浸潤,以巨噬細胞、淋巴細胞等慢性炎癥細胞為主,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:正常對照組可見淡藍色的基質(zhì)膠原較少。模型組基質(zhì)膠原隨造模時間延長而明顯增多。
　　 4肺組織中膠原蛋白Ⅲ的含量變化:免疫組化結果顯示B組和C組肺組織膠原蛋白Ⅲ含量高于正常對照組,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含量隨造模時間的延長逐

9、漸增高。
　　 5大鼠肺組織中MMP-9含量變化(用OD值來間接反映):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含量隨造模時間延長逐漸增高。
　　 6大鼠肺組織中TIMP—1含量的變化(用OD值來間接反映):B組和C組含量分別為0.1265和0.2171

10、較正常對照組增高,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含量隨造模時間延長逐漸增高。
　　 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照組降低(P<0.05),B組呼氣阻力、吸氣阻力較正常對照組增高(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)纖維化的動物模型的嘗試是基本成功的。
　　 2吸煙和反復發(fā)生的氣道慢性炎癥可能參與了COPD合并肺間質(zhì)纖維化的形成過程。
　　 3 MMP-9和TIMP-1的表達在肺組織中隨造模時間延長而逐漸增高,說明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