基制金属蛋白酶在大鼠COPD气道细胞外基质重塑中作用的研究

【摘要】：目的：本研究采用熏香烟加气管注内毒素和单纯熏香烟的方法，建立大鼠 COPD模型，观察支气管肺病理组织学、肺功能及血气变化，以及COPD气道细 胞外基质重塑的特点；测定肺组织羟脯氨酸含量及其与 FEV_(03)／FVC％、气道阻力 之间的相关性，评价气道细胞外基质重塑在COPD气流阻塞中的作用；着重探 讨基质金属蛋白酶(MMPs)及其抑制剂(TIMP-1)在COPD气道细胞外基质 重塑中的作用；应用抗氧化剂N-乙酰半胱胺酸(NAC)、蛋白激酶C抑制剂H7 和TGF-β单抗作为干预因子，观察其对COPD大鼠模型支气管肺组织MMPs和 TIMP-1表达的调节作用及对细胞外基质重塑的影响，从一个侧面为探讨COPD 气道细胞外基质重塑的防治提供理论依据。 方法：Wistar大鼠78只，随机分为五组：(1)对照组(分别饲养 4周及12 周，各12只)不予任何干预；(2)模型Ⅰ组(12只)于第1、14天经气管 注脂多糖(200μg／200μl)，每日熏5％香烟0．5h，共28天；(3)；模型Ⅱ组(12 只)单纯熏香烟，方法同上，共3个月；以下三组均按模型Ⅰ组方法复制动物模 型，(4)N-乙酰半胱胺酸组(NAC组，12只)除第1、14天外，其余28天均 于每天熏香烟前经胃管灌注NAC50mg／只；(5)H7组(10只)于第1、14天 灌注内毒素后经尾静脉注射H7 0．2mg／只；(6)TGF-β单抗组(8只)于两次 气管内注内毒素后 5天分别经尾静脉注射TGF-β单抗 0．5mg／只。实验包括以下 部分：(1)用小动物呼吸功能测定仪测定对照组、模型Ⅰ、Ⅱ组肺通气功能， 并作血气分析；(2)测定各组支气管肺组织中羟脯氨酸含量，及其与 FEV_(03)／FVC％、气道阻力之间的相关性；(3)经HE染色、天狼猩红染色、三联 染色等观察支气管肺组织的病理改变和气道壁重塑的特点，Ⅰ、Ⅲ型胶原及超微 ”“一”””——－”””””WW””’＝＝；＝－－－－－m－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－Hty－－－－ffedriereasethelerthethethethetheH——— ．、。＿。lth＋、。JH——一、－ 中文摘要 结构变化；(4)死于 COPD病人尸检支气管肺组织 HE染色的病理改变；(5) MMP-9、MMP-2及 TIMP-1的mRNA及免疫组化表达，TGF－pl、11受体的 兔疫组化表达，电脑图象分析系统定量分析；(6)SDS．PAGE明胶酶谱学检测 MMPs的酶活性；盯)管腔形态学测量 100200 n m小支气管上皮层截面积、固 有膜层截面积和平滑肌层截面积；(8)支气管鼓膜下成纤维细胞、淋巴细胞及 肺泡区巨噬细胞计数。 结果：(l)．模型1、11组病理学示支气管上皮增生变厚，瓢液腺及杯状细胞 增生，管腔内瓢液及以中性粒细胞为主的炎细胞聚集，气道壁以淋巴细胞为主 的炎细胞浸润，吞噬烟尘颗粒的巨噬细胞显著增多，瓢膜下成纤维细胞增生， 平滑肌显著增厚，I型胶原弥漫沉积于气道壁，病理改变与人尸检所见相似。2． 两模型组 FEV们／FVC％均较对照组显著降低，模型 1组吸气阻力及呼气阻力显著 增加；两模型组均有 PaCO。显著增高及不同程度氧分压降低。3．两模型组气道 上皮层及平滑肌层截面积较对照组显著增大，三个干预组则较模型二组显著减 小。4．两模型组支气管肺组织羟脯氨酸含量较对照组显著增高，与支气管澈膜 下成纤维细胞数呈显著正相关，与模型 I组 FEV们NVC％呈显著负相关；NAC 组和TGF小单抗组羟脯氨酸含量较模型1组显著降低，H7组则显著增高，且形 态学显示胶原未见减少。5．TGF－pl、11受体蛋白主要表达于气道上皮细胞、肺 泡巨噬细胞、血管内皮及平滑肌细胞；模型1组表达显著高于对照组，H7组和 TGF－P单抗组 TGF－DI、11受体及NAC组 TGF－D 11受体表达显著低于模型组。6． MMP2、MMPq和T侧＊主要表达于气道和肺泡上皮细胞、巨噬细胞、成纤 b 维细胞及血管内皮细胞；模型1组三者的M及蛋白表达较对照组显著增高， 三个干预组MMP－9、TIMP－1表达较模型组显著减少，MM－2蛋白表达亦减少。 7．明胶酶谱学分析表明模型组92kd MM习和72kd MW2活性明显增加，对照 3 组两种酶活性极低，三个干预组酶活性较模型组显著降低。8．模型1、11组血清 层粘连素及透明质酸含量较对照组显著增多。 结论：()．采用熏香烟4周加两次气管注内毒素和单纯熏香烟3个月的方 法，制备大鼠COPD模型，其病理学改变、肺功能及血气变化符合人类COPD 的特点；随着熏香烟时间延