槲皮素在博來霉素誘導的大鼠肺纖維化中的治療作用及機制研究.pdf

1、研究背景及目的:
　　肺纖維化（pulmonaryfibrosis，PF）是一種重癥肺部疾病，是各種不同病因引起的間質性肺病(interstitial lung disease，ILD)病情進展的最終結局。很多原因不明的ILD患者最后確診與結締組織病(connective tissue disease，CTD)相關，稱為結締組織病相關間質性肺病(connective tissue disease-associated inters

2、titiallung disease，CTD-ILD)，其中以系統(tǒng)性硬化癥發(fā)病率最高，可高達60％至70％。而且結締組織病患者一旦出現(xiàn)了PF，預后極差，可在短期內因重癥感染和/或呼吸衰竭死亡。目前糖皮質激素聯(lián)合免疫抑制劑仍是主要方法，但是該方案副作用明顯，不良反應多，且對中后期患者治效果差。因此研究其發(fā)病機制及治療方法尤為重要。
　　現(xiàn)在PF的確切的發(fā)病機制尚不清楚，近些年來，氧化應激(oxidative stress)在PF發(fā)病

3、中的作用得到越來越多的重視。氧化應激是一種引起分子、細胞和組織損傷的免疫應答，其誘發(fā)是因為活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)生成過多和/或抗氧化防御功能下降。研究發(fā)現(xiàn)吸入氣中氧分壓為150mmHg，肺泡中氧分壓為100mmHg，而靜脈血的氧分壓在1至45mmHg之間，這就表明肺一直暴露在高濃度的氧中，因此，相對于其他器官，肺更容易受到氧化應激的損傷。而且聯(lián)合抗氧化應激治療如應用N-乙酰半胱氨酸在PF治

4、療中取得一定的成果。
　　槲皮素(quercetin，QUE)在自然界中非常之多，其中在茶葉、槐花、洋蔥、西蘭花及柴胡等中含量較高，具有很多生物學活性。近年來，越來越多的專家學者對槲皮素進行了研究，發(fā)現(xiàn)其可以直接清除ROS，表現(xiàn)出明顯的抗氧化應激作用。而且國外曾試用槲皮素治療氧化應激相關疾病，取得了良好的效果。因此我們推測其有助于改善肺纖維化的進展。
　　本研究旨在通過構建博來霉素(bleomycin，BLM)誘導的SD大鼠

5、肺纖維化模型，研究槲皮素對肺纖維化治療及其對氧化應激的作用，同時還研究其對氧化應激相關的MMP-1、TIMP-1、miR-21和TGF-β1/Smad信號通路的影響，以期發(fā)現(xiàn)其新的功能，指導其在臨床中的應用。
　　方法:
　　將60只體重300g-350g的SD大鼠隨機平均分為3組:正常對照組、博來霉素組(BLM group)和博來霉素+槲皮素組（BLM+QUE group），每組20只。BLM組通過向氣管內一次性注入BLM

6、5mg/kg構建大鼠肺纖維化模型;正常對照組采取向氣管內一次性注入同體積生理鹽水;BLM+QUE組采用向氣管內一次性注入BLM5mg/kg的當日給予腹腔內注射槲皮素3mg/kg，每日一次，直至大鼠被處死。每組大鼠分別在建模后第12、24及36天隨機處死6只。
　　第一部分:槲皮素對博來霉素誘導大鼠肺纖維化的治療作用
　　1.觀察大鼠的一般情況及肺組織的外觀，并稱重，計算肺系數(shù)(lungcoefficient);同時觀察大鼠肺

7、組織的HE染色及Masson染色情況，并進行纖維化評分。
　　2.顯微鏡下觀察大鼠支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中的細胞，計算得出細胞總數(shù)，并于染色后進行分類計數(shù)。
　　3.檢測大鼠BALF中的總蛋白含量及肺組織羥脯氨酸(hydroxyproline，HYP)含量。
　　第二部分:槲皮素對肺纖維化大鼠氧化應激的影響
　　檢測大鼠肺組織氧化應激標志物丙二醛(m

8、alondialdehyde，MDA)的含量;檢測肺組織還原型谷胱甘肽(reduced glutathione，GSH)及氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione，GSSH)的含量，并計算得出還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值;同時測定肺組織總抗氧化能力(total anti-oxidative capacity，T-AOC)。
　　第三部分:槲皮素對氧化應激相關細胞因子MMP-1及其抑制劑TI

9、MP-1的影響
　　1.提取肺組織總RNA，逆轉錄為cDNA后應用實時熒光定量聚合酶鏈反應(real time polymerase chain reaction，RT-PCR)方法，檢測基質金屬蛋白酶-1(matrix metalloproteinase-1，MMP-1)和組織型金屬蛋白酶抑制劑-1(tissueinhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1)的mRNA的表達情況并進行分析。

10、>　　2.應用免疫組化法檢測肺組織中MMP-1和TIMP-1蛋白的表達情況并進行分析。
　　第四部分:槲皮素對肺纖維化大鼠miR-21及TGF-β1/Smad信號通路的影響
　　1.將總RNA應用miRNA逆轉錄試劑盒逆轉錄為cDNA后應用RT-PCR方法檢測miR-21的表達情況。
　　2.應用RT-PCR方法檢測轉化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)和Smad7

11、的mRNA的表達情況并進行分析。
　　3.應用Western blot法檢測肺組織中TGF-β1和Smad7蛋白的表達情況并進行分析。
　　統(tǒng)計學分析采用SPSS20.0軟件進行，計量資料以均數(shù)±標準差(x±s)表示，兩組之間比較應用t檢驗，多組之間比較采用單因素方差分析，以P＜0.05被視為差異有統(tǒng)計學意義。
　　結果:
　　第一部分:
　　1.大鼠一般情況:正常對照組不同時間點皮毛光亮，活動好，飲水進食

12、量可，呼吸順暢，體重穩(wěn)步上升;BLM組大鼠皮毛無光澤，活動減少，飲水進食減少，呼吸急促，咳喘明顯，在第12天即表現(xiàn)出體重明顯下降，后期體重雖有所增加，但仍顯著少于正常對照組大鼠（12天、24天、36天:P＜0.01），第7天死亡1只;BLM+QUE組大鼠皮毛光澤度一般，活動有所減少，早期飲水進食略減少，有咳喘，后有所緩解，其體重明顯高于同時間BLM組(12天、24天、36天:P＜0.01)。
　　2.肺組織情況:正常對照組不同時間

13、點外表紅潤光滑，質地均勻，富有彈性;BLM組早期腫脹明顯，點灶狀出血較明顯，晚期實變明顯，體積明顯縮小;BLM+QUE組顏色略偏深，表面少許點狀出血，彈性一般。不同時間點BLM組大鼠肺系數(shù)較正常對照組明顯增高（12天、24天、36天:P＜0.05）;不同時間點BLM+QUE組大鼠肺系數(shù)小于BLM組，二者在第36天時有明顯差異(P＜0.05)。
　　3.病理學情況:HE染色及Masson染色結果表明，正常對照組不同時間點未發(fā)現(xiàn)明顯炎

14、癥細胞的浸潤和膠原纖維的沉積;BLM組大鼠早期即發(fā)現(xiàn)明顯炎癥細胞浸潤，少量膠原纖維沉積;后期可見炎癥細胞明顯減少，肺泡結構破壞明顯，肺間質內大量膠原纖維沉積;BLM+QUE組大鼠的早期炎癥較輕，炎癥細胞較少;后期纖維化程度較輕。不同時間點BLM組大鼠纖維化分數(shù)較正常對照組明顯升高（12天、24天、36天:P＜0.01）;而不同時間點BLM+QUE組大鼠纖維化分數(shù)明顯小于BLM組(12天:P＜0.05，24天、36天:P＜0.01)。

15、r>　　4.BALF細胞計數(shù)及分類計數(shù):正常對照組不同時間點細胞計數(shù)及分類計數(shù)無明顯變化;不同時間點BLM組細胞計數(shù)明顯高于正常對照組(12天、24天、36天:P＜0.01);不同時間點BLM+QUE組細胞計數(shù)明顯低于BLM組（12天、24天、36天:P＜0.05）。分類計數(shù)發(fā)現(xiàn)正常對照組不同時間點中性粒細胞、淋巴細胞及巨噬細胞比例無顯著變化;BLM組大鼠與正常對照組相比中性粒細胞比列有增高趨勢，在36天后差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05

16、)，淋巴細胞比例有增高趨勢，12天后差異有統(tǒng)計學意義（12天、24天、36:P＜0.05），巨噬細胞比例有下降趨勢，12天后差異有統(tǒng)計學意義（12天、24天、36天:P＜0.05）;BLM+QUE組大鼠與BLM組相比，中性粒細胞比例有所下降，在36天后差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)、淋巴細胞比例有所下降，24天后差異有統(tǒng)計學意義（24天、36天:P＜0.05），巨噬細胞比例有所升高，36天后差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　

17、　5.BALF總蛋白及大鼠肺組織HYP含量測定:正常對照組不同時間點BALF總蛋白含量無明顯變化;BLM組BALF總蛋白第12天明顯升高，此后逐步下降，但仍明顯高于正常對照組(12天、24天:P＜0.01;36天:P＜0.05); BLM+QUE組BALF總蛋白含量24天后明顯低于BLM組（24天、36天P＜0.01）。正常對照組不同時間點肺組織HYP含量無明顯變化;BLM組肺組織HYP含量較正常對照組明顯增加(12天:P＜0.05，2

18、4天、36天:P＜0.01); BLM+QUE組肺組織HYP含量24天后較BLM組明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(24天、36天:P＜0.01)。
　　第二部分:
　　1.大鼠肺組織MDA含量測定:正常對照組不同時間點肺組織MDA含量無明顯變化;第12天時三組大鼠肺組織MDA含量差異無顯著差異;BLM組大鼠24天后MDA含量明顯高于正常對照組(24天、36天:P＜0.01);36天后BLM+QUE組大鼠MDA含量明顯低于BLM組

19、(P＜0.01)。
　　2.大鼠肺組織GSH/GSSH比值:正常對照組不同時間點肺組織GSH/GSSH無明顯變化;BLM組24天后肺組織GSH/GSSH較正常對照組明顯降低(24天、36天:P＜0.01); BLM+QUE組24天后肺組織GSH/GSSH明顯高于BLM組(24天、36天:P＜0.01)。
　　3.大鼠肺組織T-AOC測定:正常對照組不同時間點肺組織T-AOC無明顯變化;BLM組肺組織24天后T-AOC顯著低于

20、正常對照組(24天:P＜0.05，36天:P＜0.01); BLM+QUE組24天后肺組織T-AOC較BLM組大鼠明顯增加（24天、36天:P＜0.05）。
　　第三部分:
　　1.RT-PCR檢測MMP-1和TIMP-1的mRNA表達:正常對照組不同時間點MMP-1和TIMP-1的mRNA表達無明顯變化;與正常對照組相比， BLM組MMP-1和TIMP-1的mRNA均顯著增加（12天、24天、36天MMP-1:P＜0.01

21、;12天TIMP-1:P＜0.05，24天、36天TIMP-1:P＜0.01）;與BLM組相比，BLM+QUE組MMP-1和TIMP-1的mRNA水平明顯下降，均在24天后表現(xiàn)為顯著性差異（24天、36天MMP-1: P＜0.05;24天TIMP-1:P＜0.05，36天TIMP-1:P＜0.01）。
　　2.免疫組化測定MMP-1和TIMP-1蛋白表達:正常對照組不同時間點MMP-1及TIMP-1蛋白表達變化不明顯;與正常對照組

22、相比，BLM組MMP-1及TIMP-1蛋白表達明顯增加（12天、24天、36天MMP-1: P＜0.01;12天、24天TIMP-1:P＜0.05，36天TIMP-1:P＜0.01）;不同時間點BLM+QUE組大鼠MMP-1及TIMP-1蛋白表達均低于BLM組，MMP-1在24天后表現(xiàn)為顯著性差異（24天:P＜0.01，36天:P＜0.05），TIMP-1在36天后表現(xiàn)為統(tǒng)計學差異(P＜0.05)。
　　第四部分:
　　1.

23、RT-PCR檢測miR-21表達:正常對照組不同時間點miR-21表達無明顯變化;與正常對照組相比，BLM組miR-21水平顯著增加（12天:P＜0.05、24天、36天:P＜0.01）;與BLM組相比，BLM+QUE組miR-21水平比明顯下降，24天后表現(xiàn)出統(tǒng)計學意義（24天:P＜0.05，36天:P＜0.01）。
　　2.RT-PCR檢測TGF-β1和Smad7的mRNA表達:正常對照組不同時間點TGF-β1和Smad7的m

24、RNA表達無明顯變化;與正常對照組相比，BLM組TGF-β1mRNA顯著增加（12天、24天、36天:P＜0.01），Smad7 mRNA顯著減少(12天:P＜0.05，24天、36天:P＜0.01);與BLM組相比，BLM+QUE組TGF-β1 mRNA水平比明顯下降（12天、24天、36天:P＜0.01），Smad7 mRNA水平明顯升高，24天后表現(xiàn)出統(tǒng)計學差異（24天、36天:P＜0.05）。
　　3.Western bl

25、ot法檢測TGF-β1和Smad7蛋白的表達:正常對照組不同時間點TGF-β1和Smad7蛋白表達變化不明顯;與正常對照組相比，BLM組TGF-β1顯著增加（12天、24天、36天:P＜0.01），Smad7顯著減少，24天后有統(tǒng)計學意義（24天、36天:P＜0.05）;與BLM組相比，BLM+QUE組TGF-β1水平比明顯下降（12天、24天、36天:P＜0.01），Smad7水平明顯升高，24天后表現(xiàn)出統(tǒng)計學差異（24天、36天:P

26、＜0.05）。
　　結論:
　　1.通過經(jīng)氣管注入博來霉素的方法可以成功構建大鼠肺纖維化模型，用于肺纖維化的實驗研究。
　　2.槲皮素能夠改善肺纖維化大鼠的總體狀況，減輕其炎性損傷和減少膠原蛋白沉積。
　　3.槲皮素不但可以抑制肺組織ROS生成，而且還增強肺組織的抗氧化能力，表明其能夠抑制氧化應激減輕肺纖維化。
　　4.槲皮素能夠抑制MMP-1、TIMP-1的表達，部分恢復MMPs/TIMPs失衡狀態(tài)，減少