水飛薊素在肺缺血再灌注損傷所致肺血管功能障礙中作用的實驗研究.pdf

1、背景:肺缺血再灌注損傷（lung ischemia-reperfusion injury，LIRI）是一個重要的臨床問題，也是困擾臨床醫(yī)生多年的難題，通常發(fā)生在肺移植、心肺聯(lián)合移植、肺栓塞的血管再生治療、肺動脈成形術、心肺復蘇、休克以及各種體外循環(huán)心臟手術后等多種臨床情況下。近年來，隨著醫(yī)療技術的不斷進步與創(chuàng)新，肺移植已經逐漸成為治療終末期肺部疾病的有效手段和最終措施。盡管在手術管理和免疫抑制等方面都取得了一定的進展，但肺卻極易受到損傷

2、。肺移植在所有臟器移植中的效果并不理想。研究報道，肺移植術后患者一年的生存率僅約為70％，且患者死亡通常發(fā)生在術后30天以內。肺移植手術受限源于缺血再灌注損傷引起的高比例原發(fā)性移植物功能障礙(primary graft dysfunction，PGD)，主要表現(xiàn)為炎癥瀑布反應、肺泡損傷和血管通透性增加。對于肺移植受者而言，原發(fā)性移植物功能障礙是一種可以導致嚴重的早期和遠期后果的并發(fā)癥，因此移植團隊在選擇供體肺方面往往就顯得非常保守。原發(fā)

3、性移植物功能障礙在很大程度上歸因于缺血再灌注損傷，與移植后早期和后期死亡率明顯相關，嚴重的原發(fā)性移植物功能障礙（3級）在肺移植術后72h內的發(fā)生率約為28.8％。另外，原發(fā)性移植物功能障礙也是移植物后期排斥的危險因素，被認為是受者移植后超過1年死亡的主要原因。肺在經歷移植之后必然會發(fā)生缺血再灌注損傷，引起包括肺血管內皮損傷、微循環(huán)障礙以及血液流變學性質改變等在內的肺功能受損表現(xiàn)，甚至導致移植的失敗。因此，從肺移植術后缺血再灌注損傷發(fā)生的

4、實際情況來看，如何在缺血再灌注損傷發(fā)生以前加以干預或保護是改善肺移植短期和長期預后的關鍵所在。
　　在肺移植過程中，缺血和繼發(fā)的再灌注是不可避免的，通常會導致移植后急性和（或）無菌性炎癥反應，被稱為缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，IRI）。目前，臨床上還沒有特效的藥物用于防治肺缺血再灌注損傷，而且治療措施僅限于支持治療。肺移植的數量每年都在增長，目前的研究方向主要包括:更好地保存供體肺，擴大

5、供體肺池，通過離體肺灌注修復邊緣供體肺，以及探索預防或治療肺缺血再灌注損傷的方法。近年來，國內外許多研究在實驗設計時就已經提出了限制肺缺血再灌注損傷的策略，這些策略包括各種抗氧化劑、抗炎藥、間充質干細胞以及氣體分子通氣的應用等，使我們對固有免疫細胞活化、中性粒細胞浸潤、內皮屏障功能障礙和氧化應激反應的機制方面有了更進一步的理解與認識。最近的研究確定了多種治療策略，包括:①抗氧化策略，使用氧自由基清除劑或氧自由基生成酶抑制劑（如亞甲基藍或

6、N-乙酰半胱氨酸）;②抗炎策略，使用促炎轉錄因子抑制劑（如Egr-1抑制劑）或炎癥介質抑制劑（如a1-抗胰蛋白酶、抗細胞因子或抗HMGB1）;③使用氣體分子通氣（如一氧化碳）或吸入具有抗炎特性的麻醉劑七氟烷;④生長因子（如角化細胞生長因子-2）;⑤膳食補充劑，如肌酸;⑥以及基于細胞的治療策略，如間充質干細胞的應用等。此外，最近的一項研究發(fā)現(xiàn)用diannexin（人膜聯(lián)蛋白V的同型二聚體，具有有效抗凝活性的陰離子磷脂結合蛋白）處理可通過減

7、少細胞死亡和組織炎癥的機制來顯著減輕肺移植模型的缺血再灌注損傷。雖然許多實驗研究已經描述了各種方法用以預防或改善缺血再灌注損傷，但這些都還沒有轉化為臨床應用。因此，未來的研究應該旨在更好地理解肺缺血再灌注損傷的機制以確定更有效的治療靶點，并推動最可行的治療方法到臨床試驗。
　　水飛薊素是從菊科草本植物水飛薊種子的種皮中提取出來的活性有效成分，具有抗炎、抗氧化應激、維持細胞膜流動性、保護肝細胞膜、促進肝細胞修復和再生等作用，是治療各

8、類肝臟疾病的傳統(tǒng)藥物。隨著研究的深入，人們還發(fā)現(xiàn)水飛薊素在調節(jié)細胞周期、抑制細胞凋亡、免疫調節(jié)、神經保護以及對抗臟器缺血再灌注損傷等方面具有重要作用，其臨床應用也更加廣泛。盡管許多研究均表明水飛薊素可以通過抗炎、抗氧化以及抑制細胞凋亡等途徑減輕多種臟器的缺血再灌注損傷，但是有關水飛薊素在肺缺血再灌注損傷所致肺血管功能障礙中的作用及機制尚未見報道。為此，本研究擬通過建立大鼠左肺原位熱缺血再灌注損傷模型，觀察水飛薊素在肺缺血再灌注損傷所致肺

9、血管功能障礙中的作用，并探討其可能機制。
　　第一部分肺缺血再灌注損傷對肺血管功能的影響
　　目的:通過建立大鼠左肺原位熱缺血再灌注損傷模型，觀察肺缺血再灌注損傷對離體肺動脈舒張功能的影響。
　　方法:健康雄性SD大鼠20只，隨機分為對照組（S組）和缺血再灌注組(IR組)(n=10)。IR組建立大鼠左肺原位熱缺血再灌注損傷模型，阻斷左側肺門60min后松開結扎線，形成再灌注;S組大鼠完全按照同樣的外科手術步驟進行操作，

10、只是未做左側肺門結扎。在恢復血流灌注24h后，放血處死大鼠，取左肺組織備用。在體視顯微鏡下分離左肺二級肺內動脈，并將其剪切成長度約為2.5mm的肺動脈環(huán);根據實驗需要將一部分肺動脈環(huán)用人類發(fā)絲輕刮動脈管腔去除血管內皮，制備內皮剝除的肺動脈環(huán)。采用乙酰膽堿的累積舒張反應曲線法分別測試內皮完整和內皮剝除離體肺動脈環(huán)的舒張功能，以明確內皮依賴性肺動脈舒張功能變化;采用硝酸甘油的累積舒張反應曲線法分別測試內皮完整和內皮剝除離體肺動脈環(huán)的舒張功能

11、，以明確非內皮依賴的舒張功能變化。
　　結果:
　　1.乙酰膽堿誘發(fā)的離體肺動脈環(huán)舒張反應
　　1.1內皮完整時，S組乙酰膽堿誘發(fā)的肺動脈環(huán)舒張反應曲線在1×10-9～1×10-7濃度范圍時呈緩慢上升趨勢，當累積濃度達到3×10-7時，舒張反應曲線迅速上升，隨后舒張反應曲線的上升趨勢又趨于平緩，顯示肺動脈環(huán)舒張功能良好;IR組乙酰膽堿誘發(fā)的舒張反應曲線總體上升趨勢較為平緩，顯示肺動脈環(huán)舒張功能降低。與S組比較，IR組乙

12、酰膽堿誘發(fā)的肺動脈環(huán)舒張功能顯著降低(P＜0.01)。
　　1.2內皮剝除后，S組和IR組乙酰膽堿誘發(fā)的肺動脈環(huán)舒張反應曲線雖然均呈緩慢上升趨勢，但總體卻較為平直，顯示兩組肺動脈環(huán)舒張功能均明顯降低;組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　2.硝酸甘油誘發(fā)的離體肺動脈環(huán)舒張反應
　　2.1內皮完整時，S組和IR組硝酸甘油誘發(fā)的肺動脈環(huán)舒張反應曲線在1×10-9～1×10-7濃度范圍時均呈緩慢上升趨勢，當累積濃度

13、達到3×10-7時，舒張反應曲線均迅速上升，從1×10-5開始舒張反應曲線的上升趨勢又都趨于平緩，顯示兩組肺動脈環(huán)舒張功能良好;組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　2.2內皮剝除后，S組和IR組硝酸甘油誘發(fā)的肺動脈環(huán)舒張反應曲線的變化趨勢與內皮完整時基本一致，顯示兩組肺動脈環(huán)舒張功能良好;組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　結論:肺缺血再灌注損傷可顯著損害內皮依賴性肺動脈舒張功能，而不是非內皮依賴性舒

14、張，導致肺動脈舒張功能障礙。
　　第二部分水飛薊素在肺缺血再灌注損傷所致肺血管功能障礙中的作用
　　目的:通過建立大鼠左肺原位熱缺血再灌注損傷模型，觀察水飛薊素預處理對缺血再灌注肺組織炎性反應、氧化應激、caspase-3/9活性、HIF-1α和iNOS蛋白表達以及肺動脈舒張功能障礙的影響，明確水飛薊素在肺缺血再灌注損傷所致肺動脈舒張功能障礙中的作用，并探討其潛在機制。
　　方法:健康雄性SD大鼠被隨機分為對照組（S組

15、）、缺血再灌注組（IR組）和水飛薊素預處理組（SM組）(n=10)，IR組和SM組的大鼠均按照第一部分中的方法建立左肺原位熱缺血再灌注損傷模型。其中，SM組的大鼠，術前連續(xù)8天以灌胃的方式給予水飛薊素250mg/kg/d（用生理鹽水稀釋至2ml）;S組和IR組大鼠，用完全相同的方式給予等容量的生理鹽水。在恢復血流灌注24h后，放血處死大鼠，留取左肺組織標本待測。計算肺組織濕/干重比值(W/D);采用酶聯(lián)免疫吸附法測定肺組織中NF-κB、

16、TNF-α、IL-6和IL-1β的含量;硫代巴比妥酸比色法檢測肺組織中MDA的含量;黃嘌呤氧化酶法檢測肺組織中SOD的活性;分光光度法檢測肺組織中Caspase-9和Caspase-3的活性;Western blotting法檢測肺組織中HIF-1α和iNOS蛋白的表達;采用乙酰膽堿的累積舒張反應曲線法測試離體肺動脈環(huán)的舒張功能變化。
　　結果:
　　1.三組大鼠肺組織W/D的比較:與S組相比，IR組和SM組肺組織W/D均顯

17、著增加(P＜0.01);與IR組比較，SM組肺組織W/D明顯降低(P＜0.01)。
　　2.三組大鼠肺組織炎性反應的比較:與S組相比，IR組和SM組肺組織中NF-κB、TNF-α、IL-6和IL-1β含量均顯著增加(P＜0.01);與IR組比較，SM組肺組織中NF-κB、TNF-α、IL-6和IL-1β含量明顯降低(P＜0.01)。
　　3.三組大鼠肺組織氧化應激反應的比較:與S組相比，IR組和SM組肺組織中MDA含量均明顯

18、增加，SOD活性均顯著降低(P＜0.01);與IR組比較，SM組肺組織中MDA顯著降低，SOD活性明顯增加(P＜0.01)。
　　4.三組大鼠肺組織Caspase-3和Caspase-9活性的比較:與S組比較，IR組和SM組肺組織中Caspase-3和Caspase-9活性均明顯增加(P＜0.01);與IR組比較，SM組肺組織中Caspase-3和Caspase-9活性顯著降低(P＜0.01)。
　　5.三組大鼠肺組織HIF

19、-1α和iNOS蛋白表達的比較:與S組比較，IR組和SM組肺組織中HIF-1α和iNOS蛋白表達均明顯增加(P＜0.01);與IR組比較，SM組肺組織中HIF-1α和iNOS蛋白表達明顯降低(P＜0.01)。
　　6.三組大鼠離體肺動脈環(huán)舒張反應的比較:三組大鼠離體肺動脈環(huán)乙酰膽堿誘發(fā)的舒張反應曲線在1×10-9～1×10-7濃度范圍時均呈緩慢上升趨勢，當累積濃度達到3×10-7時，三組肺動脈環(huán)舒張反應曲線均迅速上升，其中S組上升

20、幅度最大、SM組次之、IR組最小，隨后舒張反應曲線的上升趨勢又趨于平緩，顯示S組肺動脈環(huán)舒張功能良好、SM組次之、IR組最差。三組組間比較:與S組比較，IR組和SM組肺動脈環(huán)舒張功能顯著降低(P＜0.01);與IR組相比，SM組肺動脈環(huán)舒張功能顯著改善(P＜0.01)。
　　結論:水飛薊素可顯著改善肺缺血再灌注損傷所致內皮依賴性肺動脈舒張功能障礙，其機制可能與其抗炎、抗氧化應激、抑制細胞凋亡以及調節(jié)HIF-1α-iNOS信號通路有