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        咪達(dá)普利對(duì)氯化銨所致急性肺損傷大鼠血?dú)?、MDA及AngⅡ、CD54蛋白表達(dá)的影響

        2016-03-05 02:20:51黃叢富郝雪琴劉傳發(fā)王婷婷溫小利陶中蓉
        中國(guó)病理生理雜志 2016年2期
        關(guān)鍵詞:急性肺損傷氯化銨

        黃叢富, 郝雪琴, 鄧 雯, 劉傳發(fā), 王婷婷, 溫小利, 陶中蓉

        (河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院藥學(xué)系,河南 洛陽(yáng) 471003)

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        咪達(dá)普利對(duì)氯化銨所致急性肺損傷大鼠血?dú)狻DA及AngⅡ、CD54蛋白表達(dá)的影響

        黃叢富,郝雪琴△,鄧雯,劉傳發(fā),王婷婷,溫小利,陶中蓉

        (河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院藥學(xué)系,河南 洛陽(yáng) 471003)

        [摘要]目的: 本研究通過(guò)復(fù)制氯化銨致大鼠肺損傷模型,研究咪達(dá)普利對(duì)肺損傷大鼠動(dòng)脈血?dú)?、MDA、肺形態(tài)學(xué)和AngⅡ、CD54蛋白表達(dá)的影響。方法: 將30只雄性大鼠隨機(jī)分為3組:空白對(duì)照組、肺損傷模型組和藥物組。對(duì)照組大鼠腹腔注射生理鹽水2 mL/kg;肺損傷模型組大鼠腹腔注射等量6%氯化銨;藥物組大鼠在注射6%氯化銨后,每天1次灌胃咪達(dá)普利(3 mg/kg),連續(xù)灌胃7 d;在實(shí)驗(yàn)第7天,用2%的戊巴比妥鈉麻醉,采集腹主動(dòng)脈血和腹腔靜脈血樣本;肺組織經(jīng)4%多聚甲醛灌注、固定、脫水、透明、浸蠟、包埋和切片。ELISA法測(cè)定血清TNF-α和IL-6水平,化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血清MDA含量,HE染色觀察肺部形態(tài)學(xué)變化,免疫組織化學(xué)染色法觀察肺組織AngⅡ和CD54蛋白表達(dá)。結(jié)果: 與對(duì)照組相比,模型組PaCO2明顯升高(P<0.05),血清TNF-α、IL-6和MDA濃度顯著增加(P<0.01),氯化銨腹腔注射的肺損傷模型組大鼠出現(xiàn)肺水腫、肺炎、肺泡壁瘀血、肺泡腔出血和肺泡壁增生等損傷,肺組織AngⅡ和CD54蛋白表達(dá)明顯增高(P<0.01);與模型組比較,藥物組PaCO2明顯降低(P<0.05),血清TNF-α、IL-6和MDA濃度以及肺組織AngⅡ、CD54蛋白表達(dá)顯著降低(P<0.01)。結(jié)論: 咪達(dá)普利可顯著改善氯化銨所致肺損傷大鼠血?dú)?,抑制脂質(zhì)過(guò)氧化和血清炎癥細(xì)胞因子,降低肺組織AngⅡ和CD54蛋白表達(dá)。

        [關(guān)鍵詞]咪達(dá)普利; 急性肺損傷; 氯化銨

        急性肺損傷(acute lung injury,ALI)是指由各種肺內(nèi)外致病因素中的心源性以外的因素導(dǎo)致的急性、進(jìn)行性缺氧性呼吸衰竭,并伴隨一系列嚴(yán)重的肺部炎癥過(guò)程[1-2]。作為臨床急癥之一,其發(fā)病迅速,病因復(fù)雜,搶救困難,致死率高。ALI的病因多達(dá)百余種,可以分為直接病因和間接病因。溺水、誤吸入毒物、肺挫傷和肺感染等構(gòu)成直接病因;膿毒血癥、肺部外的嚴(yán)重創(chuàng)傷、休克、外科手術(shù)、重癥胰腺炎和全身嚴(yán)重感染等構(gòu)成了間接病因[3]。急性肺損傷加重則發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)。目前的治療手段多為對(duì)癥治療,尚未有特效藥物。有研究表明,咪達(dá)普利(imidapril)對(duì)吸入性肺炎有較好的預(yù)防作用,它通過(guò)抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(angiotensin-converting enzyme,ACE)活性阻斷血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)的生成[4],從而起到預(yù)防和緩解損傷肺、消除炎癥反應(yīng)的作用。因此,本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了咪達(dá)普利對(duì)ALI的治療作用以及對(duì)血?dú)庵笜?biāo)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、AngⅡ和CD54蛋白表達(dá)及相應(yīng)炎癥因子的影響。

        材料和方法

        1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及模型制備

        30只SPF級(jí)雄性SD大鼠,由華中科技大學(xué)同濟(jì)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,合格證號(hào)為SCXK(鄂)2010-0007,飼養(yǎng)于河南科技大學(xué)動(dòng)物牧場(chǎng),大鼠籠和所用器皿等均嚴(yán)格消毒,將SD大鼠雄鼠隨機(jī)平均分成3組:對(duì)照組、模型組和藥物組。對(duì)照組大鼠腹腔注射生理鹽水2 mL/kg;肺損傷模型組大鼠腹腔注射等量6% NH4Cl[5-6];藥物組大鼠在注射6% NH4Cl 后,每天1次灌胃咪達(dá)普利(3 mg/kg),連續(xù)灌胃7 d;在實(shí)驗(yàn)第7天,用2 %的戊巴比妥鈉麻醉,采集腹主動(dòng)脈血和腹腔靜脈血樣本;肺組織經(jīng)4%多聚甲醛灌注、固定、脫水、透明、浸蠟、包埋和切片。

        2觀察指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)方法

        2.1血?dú)饧癟NF-α、IL-6和MDA濃度的測(cè)定采集的動(dòng)脈血在洛陽(yáng)市中心醫(yī)院呼吸科于37 ℃下測(cè)定pH、PaCO2、PaO2、Na+、K+、Ca2+、Hct等參數(shù);靜脈血在3 000 r/min離心分離血清后用ELISA試劑盒特異性顯色,用多功能酶標(biāo)儀測(cè)定TNF-α和IL-6的濃度,化學(xué)發(fā)光法測(cè)定MDA濃度。

        2.2HE染色取固定好的大鼠肺臟用手術(shù)刀修塊,從低到高梯度乙醇脫水,二甲苯透明,石蠟包埋后切片,染色前將切片于60 ℃烘箱烤片30 min,二甲苯中脫蠟,從高到低梯度乙醇浸泡復(fù)水,蘇木精染液染色5 min,自來(lái)水稍洗,1%鹽酸乙醇溶液分化5~10 s,自來(lái)水洗返藍(lán),0.5%伊紅(水溶性)染色2 min,由低到高梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹(shù)膠封片,在顯微鏡下觀察并拍照。

        2.3免疫組化染色將制作好的切片60 ℃烤片1 h,二甲苯脫蠟,高濃度乙醇到低濃度乙醇水化,3% H2O2溶液封閉內(nèi)源性過(guò)氧化物酶;電磁爐進(jìn)行熱抗原修復(fù)暴露抗原決定簇,冷卻后PBS沖洗2~3次,于濕盒中用5%的BSA室溫封閉非特異性蛋白20 min,甩去余液,滴加 I 抗,4 ℃孵育過(guò)夜;PBS水洗3次,II 抗37 ℃孵育30 min;PBS水洗后滴加SABC復(fù)合物37 ℃反應(yīng)20 min,DAB顯色后雙蒸水終止反應(yīng),滴加蘇木精染液對(duì)細(xì)胞核進(jìn)行襯染,1%鹽酸乙醇分化并用自來(lái)水藍(lán)化,由低到高梯度乙醇脫水、二甲苯透明后中性樹(shù)膠封片,在顯微鏡下觀察。

        2.4圖像處理采用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件,每組免疫組化后的肺切片選取8張圖片,獲取肺組織AngⅡ和CD54蛋白表達(dá)的積分吸光度(IA)。

        3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

        各組計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SEM)表示,采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。多組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA),多重比較用Tukey法,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        結(jié)果

        1咪達(dá)普利對(duì)急性肺損傷大鼠血?dú)庵笜?biāo)的影響

        與對(duì)照組比較,氯化銨誘導(dǎo)的急性肺損傷模型大鼠PaCO2明顯升高(P<0.05);與模型組比較,咪達(dá)普利藥物組能明顯降低氯化銨誘導(dǎo)的急性肺損傷模型大鼠的PaCO2(P<0.05),見(jiàn)表1。

        2咪達(dá)普利對(duì)急性肺損傷大鼠血清TNF-α、IL-6和MDA濃度的影響

        與對(duì)照組比較,氯化銨誘導(dǎo)的急性肺損傷模型大鼠血清中TNF-α、IL-6和MDA的濃度顯著增加(P<0.01);與模型組比較,咪達(dá)普利藥物組能顯著降低大鼠血清中TNF-α、IL-6和MDA的濃度(P<0.01),見(jiàn)圖1、表2。

        表1 各組血?dú)庵笜?biāo)測(cè)定結(jié)果

        *P<0.05vsmodel group.

        Figure 1.Comparison of serum concentrations of TNF-α, IL-6 and MDA in each group. Mean±SEM.n=10.**P<0.01vsmodel.

        圖1各組血清中TNF-α、IL-6和MDA濃度的比較

        3咪達(dá)普利對(duì)急性肺損傷形態(tài)學(xué)的影響

        肺組織形態(tài)學(xué)檢查結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,肺損傷模型組支氣管周?chē){(lán)染細(xì)胞聚集較多,以I型肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷為主,肺泡間質(zhì)水腫伴大量炎癥細(xì)胞滲出,可見(jiàn)實(shí)變及肺泡塌陷及透明膜形成,有明顯的炎癥細(xì)胞(單核巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和白細(xì)胞)浸潤(rùn),尤其是在支氣管附近,而且在肺泡壁內(nèi)有大量紅細(xì)胞,瘀血嚴(yán)重,另外,肺泡壁厚度也明顯增加,有增生現(xiàn)象;與肺損傷模型組相比,藥物治療組I型肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷程度減輕,藥物組肺泡壁的厚度明顯變小,而且厚度與對(duì)照組相當(dāng),增生現(xiàn)象減弱或消失,肺泡腔和肺泡壁中的紅染相對(duì)較少,紅細(xì)胞滲出不太明顯,出血或瘀血現(xiàn)象在一定程度上得到控制,見(jiàn)圖2。

        4咪達(dá)普利對(duì)急性肺損傷大鼠肺組織AngⅡ表達(dá)的影響

        免疫組化染色后經(jīng)蘇木精襯染,可見(jiàn)藍(lán)紫色細(xì)胞核。與對(duì)照組相比,模型組大鼠肺組織棕色顆粒表達(dá)最多,表現(xiàn)為胞體外形肥大,突起變短增粗,染色加深;藥物組陽(yáng)性表達(dá)相對(duì)較少,棕色顆粒數(shù)目有很大程度地下降,見(jiàn)圖3。

        Figure 2.Morphology change of lung tissue in each group (HE staining,×400).

        圖2各組大鼠肺臟形態(tài)學(xué)損傷表現(xiàn)

        Figure 3.Immunohistochemical detection for Ang Ⅱ expression in lung (×400). Mean±SEM.n=10.**P<0.01vsmodel.

        圖3免疫組化顯示肺臟Ang Ⅱ的表達(dá)

        5咪達(dá)普利對(duì)急性肺損傷CD54蛋白表達(dá)的影響

        免疫組化染色圖片顯示,CD54蛋白主要分布于肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和支氣管上皮細(xì)胞的胞膜和胞漿中,經(jīng)免疫組化染色,細(xì)胞核藍(lán)染,核周?chē)尸F(xiàn)棕染。對(duì)照組出現(xiàn)少量的棕染;模型組染色加深,陽(yáng)性表達(dá)增多,藥物組陽(yáng)性表達(dá)相對(duì)較少,棕色顆粒數(shù)目有很大程度的下降。與對(duì)照組相比,氯化銨模型組CD54蛋白陽(yáng)性表達(dá)顯著增多(P<0.01);與氯化銨組相比,咪達(dá)普利組CD54蛋白陽(yáng)性表達(dá)顯著減少(P<0.01),表明用氯化銨腹腔注射大鼠引發(fā)炎癥反應(yīng)使肺組織中的CD54蛋白表達(dá)增多,而咪達(dá)普利灌胃大鼠減輕炎癥反應(yīng)而使得肺組織中CD54蛋白表達(dá)減少,見(jiàn)圖4。

        討論

        隨著人口中國(guó)老齡化的加大和突發(fā)新發(fā)疾病的增多,ALI/ARDS作為危重病領(lǐng)域的難題,尋找更多更有效的治療途徑已經(jīng)激發(fā)了研究者們的濃厚興趣。ALI/ARDS引發(fā)局部肺組織水腫、充血、出血及凝血[7],肺泡塌陷,肺毛細(xì)血管膜損傷及伴隨肺間質(zhì)的纖維化,臨床表現(xiàn)呼吸頻數(shù)增加,呼吸窘迫,頑固性低氧血癥,胸部X線顯示雙肺彌漫性浸潤(rùn),易并發(fā)多器官衰竭[8]。與正常組相比,ALI/ARDS模型血清中TNF-α含量明顯升高。TNF-α作為巨噬細(xì)胞的功能蛋白,能夠特異性反映巨噬細(xì)胞分布的變化。TNF-α對(duì)肺臟有一定的毒性,它能夠增加肺組織血管通透性,活化內(nèi)皮細(xì)胞,組織中TNF-α濃度的增加使肺組織損傷加劇[9-10]。因此,在組織病理學(xué)層面,觀察肺組織形態(tài)的變化,測(cè)定巨噬細(xì)胞的分布和細(xì)胞因子的濃度,能夠了解肺部組織的炎癥和損傷情況。

        早期的ALI病理表現(xiàn)為肺血?dú)馄琳贤ㄍ感栽龈?,肺泡與肺間質(zhì)內(nèi)積聚有大量的水腫液,水腫液中含多種炎癥細(xì)胞,其中中性粒細(xì)胞占主要成分。附著在損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的中性粒細(xì)胞,逐漸移向肺間質(zhì)和肺泡腔中,并釋放大量炎癥細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6等)和過(guò)氧化物等,這些炎癥介質(zhì)進(jìn)一步誘導(dǎo)了肺損傷。除此之外,凝血和纖溶發(fā)生的紊亂也加重了ALI的病程,引發(fā)血管栓塞以及微循環(huán)結(jié)構(gòu)受損[7]。

        Figure 4.Immunohistochemical detection for CD54 protein expression in lung (×400). Mean±SEM.n=10.**P<0.01vsmodel.

        圖4免疫組化顯示肺臟CD54蛋白的表達(dá)

        本實(shí)驗(yàn)中,血?dú)庵笜?biāo)顯示,我們構(gòu)建的模型組PaCO2有所升高(P<0.05),動(dòng)脈血液中CO2分壓的升高說(shuō)明肺臟氣體交換效率降低,影響機(jī)體換氣功能;同時(shí)300>P/F>200(PO2/FiO2≈ 278,F(xiàn)iO2=0.21),實(shí)驗(yàn)應(yīng)用NH4Cl 8 h后取組織,損傷建立時(shí)間小于1周,依據(jù)柏林診斷標(biāo)準(zhǔn)[11-13],該模型已構(gòu)成輕度ALI,實(shí)驗(yàn)建模成功。在藥物組,PaCO2明顯降低,表明肺臟氣體交換能力得到一定改善。咪達(dá)普利對(duì)ALI引發(fā)的PaCO2升高產(chǎn)生了明顯的緩解作用,這可能是咪達(dá)普利通過(guò)抑制脂質(zhì)過(guò)氧化和肺部炎癥反應(yīng),提高血氧結(jié)合比,從而改善肺部功能。

        通過(guò)免疫組化實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)模型組AngⅡ和CD54陽(yáng)性表達(dá)比對(duì)照組顯著增多(P<0.01)。NH4Cl使血管通透性增加,引發(fā)水腫、充血和出血,這些炎癥變化使血漿中的單核細(xì)胞透過(guò)血管壁進(jìn)入肺組織中轉(zhuǎn)變?yōu)锳M,肺組織中的AM大量聚集,AngⅡ和CD54陽(yáng)性表達(dá)增多。咪達(dá)普利組AngⅡ和CD54表達(dá)與模型組相比顯著降低,可能的原因是咪達(dá)普利在體內(nèi)代謝成咪達(dá)普利拉,后者抑制了ACE活性,使AngⅡ生成減少[17],AngⅡ?qū)P-1和NF-κB的激活能力相應(yīng)減弱,NF-κB對(duì)細(xì)胞因子、黏附分子等基因轉(zhuǎn)錄的促進(jìn)作用相應(yīng)減弱,使單核細(xì)胞轉(zhuǎn)變成AM的數(shù)量減少[18-19]。

        綜上所述,NH4Cl增加血管壁通透性,導(dǎo)致組織水腫、充血、出血、炎癥細(xì)胞(巨噬細(xì)胞)滲出增多,I型肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷,AngⅡ和CD54蛋白表達(dá)增高;炎癥使肺泡壁增厚,血?dú)饨粨Q降低,同時(shí)激活了RAS,使肺部脂質(zhì)過(guò)氧化增強(qiáng),MDA生成增多。咪達(dá)普利通過(guò)發(fā)揮ACEI作用,降低RAS活性,抑制脂質(zhì)過(guò)氧化和肺部炎癥反應(yīng),使單核細(xì)胞向AM轉(zhuǎn)化減少,血氧結(jié)合比提高,肺功能得到一定程度改善。

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        (責(zé)任編輯: 陳妙玲, 羅森)

        Effects of imidapril on blood gas, oxidative stress and inflammatory factors in rats with acute lung injury induced by ammonium chlorideHUANG Cong-fu, HAO Xue-qin, DENG Wen, LIU Chuan-fa, WANG Ting-ting, WEN Xiao-li, TAO Zhong-rong

        (DepartmentofPharmacy,CollegeofAnimalScienceandTechnology,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luo-yang471003,China.E-mail:haohaoxq@139.com)

        [ABSTRACT]AIM: In this study, the rat lung injury model was induced by ammonium chloride for studying the effect of imidapril on blood gas, serum TNF-α, IL-6 and MDA concentrations, and AngⅡ and CD54 protein expression in rat lung tissue. METHODS: Male rats were randomly divided into 3 groups: control group, lung injury model group and drug group. The rats in control group were given saline (2 mL/kg), while the rats in lung injury model group were given 6% ammonium chloride (2 mL/kg). In drug group, imidapril (3 mg·kg-1·d-1) was given to the rats once daily for 1 week by intragastric gavage after given 6% ammonium chloride. On the 7th day, the rats were anesthetized with 2% so-dium pentobarbital. Abdominal aorta blood, venous blood and lung tissue were collected. The blood gas indexes and serum TNF-α, IL-6 and MDA concentrations were determined. The lung tissues were fixed and sliced, and the expression of AngⅡ and CD54 proteins was detected by immunohistochemistry. RESULTS: The PaCO2increased in lung injury model group compared with control group and drug group (P<0.05).The expression of AngⅡ and CD54, and the concentrations of TNF-α, IL-6 and MDA also increased significantly (P<0.01) in model group. Pulmonary edema, inflammation, alveolus congestion, hemorrhage and hyperplasia in model group were obvious compared with control group and drug group. CONCLUSION: Imidapril improves blood gas indexes, and reduces lipid peroxidation and inflammatory responses in the rats with lung injury induced by ammonium chloride.

        [KEY WORDS]Imidapril; Acute lung injury; Ammonium chloride

        doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.02.015

        [中圖分類(lèi)號(hào)]R363

        [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

        通訊作者△Tel: 0379-64280319; E-mail: haohaoxq@139.com

        [收稿日期]2015- 08- 06[修回日期] 2015- 10- 09

        [文章編號(hào)]1000- 4718(2016)02- 0278- 06

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