ATRA促進肺氣腫和肺減容術后肺泡修復的實驗研究.pdf

1、肺氣腫是一種嚴重威脅人類健康的常見疾病，但目前尚無一種有效的藥物能夠控制肺氣腫病情的進展。肺內彈性纖維的破壞造成肺泡間隔斷裂、肺泡腔融合擴大、氣體交換面積減少、同時肺的彈性回縮力學機制受損，是肺氣腫發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。全反式視黃酸(All-transretinoicacid,ATRA)是維生素A在體內的活性代謝產物，在肺泡發(fā)育、成熟和穩(wěn)態(tài)的維持中具有重要作用，在部分動物實驗中具有治療肺氣腫的作用，但作用機制尚不清楚。肺減容術(Lungvol

2、umereductionsurgery,LVRS)是治療重度肺氣腫的姑息性手術，療效維持2年左右后會出現肺功能快速的進行性減退，其作用機制尚不清楚，目前研究多集中在LVRS對呼吸肌功能的改善上，對LVRS術后肺泡損傷與修復的研究較少。 對全肺切除術后肺代償性生長的研究表明，肺泡在特定條件刺激下可出現修復和再生，適宜的應力作用和ATRA均是促進肺泡修復的重要刺激信號。肺內彈性纖維的合成受彈性蛋白原(Tropoelastin,TE)

3、基因的調控，而與吸煙有關的彈性纖維的破壞主要與基質金屬蛋白酶-9(Matrixmetalloproteinase-9,MMP-9)和基質金屬蛋白酶組織抑制因子-1(Tissueinhibitor-1ofmatrixmetalloproteinase,TIMP-1)的比例失衡有關。 為探討ATRA或LVRS及二者聯合治療肺氣腫的療效和機制，本實驗按如下三部分進行研究。第一部分采用煙熏、氣管內滴入豬胰彈性蛋白酶(Porcinepan

4、creaticelastase,PPE)和煙熏加氣管內滴入PPE的方法誘發(fā)大鼠肺氣腫，并通過HRCT、肺功能和肺泡形態(tài)學觀察確認是否發(fā)生肺氣腫，建立大鼠肺氣腫動物模型。第二部分用ATRA治療肺氣腫大鼠，觀察其對肺功能和肺泡形態(tài)學的影響，用免疫組化法觀察ATRA對Elastin、MMP-9、TIMP-1蛋白表達的影響，并用ELISA法觀察肺組織和支氣管肺泡灌洗液中MMP-9、TIMP-1的活性水平，進一步用Western-blot和RT-

5、PCR方法觀察ATRA對彈性蛋白原(Tropoelastin，TE)、MMP-9、TIMP-1轉錄和表達的影響，探討ATRA對彈性纖維合成和降解的相關調節(jié)因素的作用。第三部分建立肺氣腫兔LVRS模型并用ATRA治療，觀察LVRS和ATRA治療后肺氣腫兔肺功能和肺泡形態(tài)學的改變，了解LVRS和ATRA治療后有無肺泡修復。用免疫組化法觀察LVRS和ATRA對Elastin、MMP-9、TIMP-1蛋白表達的影響，并用ELISA法觀察肺組織和

6、支氣管肺泡灌洗液中MMP-9、TIMP-1的活性水平，用Western-blot和RT-PCR法觀察LVRS和ATRA對TE、MMP-9、TIMP-1轉錄和表達的影響，探討LVRS和ATRA治療后肺泡修復的可能機制，為臨床應用LVRS和ATRA治療肺氣腫提供理論指導。 實驗的主要結果如下：1.大鼠煙熏1月后氣管內滴入PPE200U/kg，繼續(xù)煙熏至3月，HRCT、肺功能和組織病理學觀察發(fā)現出現慢性阻塞性肺氣腫的表現，而單純煙熏組

7、僅出現慢性支氣管炎，單純PPE組無肺內慢性炎癥表現。 2.ATRA明顯上調肺氣腫大鼠肺內TE基因的轉錄和表達水平，促進了彈性纖維的合成，在轉錄、表達及活性水平調節(jié)MMP-9/TIMP-1的失衡，減少了彈性纖維的破壞，促進了肺泡的修復和肺彈性回縮力學機制的恢復，改善了肺功能，但動脈血氣分析結果無明顯改善。 3.LVRS治療使肺氣腫家兔肺內TE基因轉錄和表達水平均明顯上調，彈性纖維合成增多，而MMP-9的轉錄水平無明顯變化，

8、MMP-9的蛋白表達和活性水平均輕度下調，TIMP-1轉錄、表達和活性水平均無明顯變化，促進了肺泡的修復和肺彈性回縮力學機制的恢復，肺功能和動脈血氣分析結果均得以明顯改善。 4.ATRA治療顯著上調了LVRS術后肺氣腫家兔肺內TE基因的轉錄和表達，促進彈性纖維的合成；在轉錄、表達和活性水平調節(jié)了MMP-9/TIMP-1的失衡，減少了MMP-9/TIMP-1失衡對彈性纖維的降解，促進了LVRS術后家兔肺泡的修復和肺彈性回縮力學機制

9、的恢復，肺功能得以進一步改善，但動脈血氣分析結果無明顯改善。 綜合以上研究結果，可以得出以下結論：1.煙熏加氣管內滴入蛋白水解酶的方法能夠減少蛋白水解酶的用量、減少實驗動物死亡、在較短實驗時間內建立類似于人類慢性阻塞性肺氣腫的實驗動物模型。 2.ATRA能夠通過促進肺氣腫大鼠肺內彈性纖維的合成，減少MMP-9/TIMP-1對肺內彈性纖維的降解，促進肺泡修復、增加肺的彈性回縮力、改善肺功能，但對大鼠動脈血氣分析結果無明顯改