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目的:通过用银杏叶提取物(ginkgobiobaextract,Egb761)作用于哮喘大鼠模型,观察哮喘大鼠气道上皮细胞中基质金属蛋白酶-9(matrixmetalloproteinase-9,MMP-9)及金属蛋白酶组织抑制剂-1(tissueinhibitorofmetalloproteinase-1,TIMP-1)表达的变化和对气道形态学指标的影响,进而探讨Egb761对MMP-9及TIMP-1表达的影响和降低气道炎症,改善气道重构的作用,为Egb761治疗哮喘提供理论基础和实验依据。
方法:1.实验动物的分组:健康SPF级SD大鼠60只,雌雄不拘,周龄(4~6周),体重180±20g,用随机数字表法将实验动物随机分为5组,每组12只,即正常对照组(A组),哮喘模型组(B组),地塞米松组(C组),Egb761大剂量组(D组),Egb761小剂量组(E组)。2.哮喘动物模型的复制:用卵蛋白(OVA)100mg和氢氧化铝200mg加1ml生理盐水配成10%卵蛋白氢氧化铝凝胶于模型制作的第1天和第8天,分别给每只大鼠腹腔注射1ml上述混合液。2周后,分组将大鼠置于密闭的有机玻璃箱内,每天以1%卵蛋白雾化吸入20分钟,激发哮喘2周,共4周。其中A组所有处理用生理盐水代替,C、D、E组每次雾化前1小时,分别将下述的药物灌胃2周,C组给予地塞米松1mg/kg/d灌胃,D组给予Egb761200mg/kg/d灌胃,E组给予Egb76150mg/kg/d灌胃,A组和B组则仅给予生理盐水4ml灌胃。3.取材与染色:末次激发后24小时内用3%戊巴比妥钠40mg/kg腹腔注射后开胸,经右心室插管到肺动脉,用含1%的肝素无菌生理盐水快速冲洗肺血管床。同时,气管插管至左肺,并用生理盐水灌洗左侧肺,回收灌洗液并滤去沉渣,将灌洗液离心后,细胞团重悬于1mlPBS液中,并调整细胞密度为1.0×106/ml,在细胞计数板上计数细胞总数,取已调整细胞数的BALF50μl,作细胞涂片,经HE染色后在高倍镜下每张切片计数200个细胞,并进行细胞分类计数,计算BALF中各种细胞的百分率。同时,取右肺中叶置于4%的多聚甲醛溶液中固定后,进行脱水,透明,浸蜡,包埋,切片,片厚为4μm,一部分切片按HE常规染色步骤染色,另一部分切片作免疫组化处理。4.免疫组化及图象分析:用免疫组化的方法检测气道上皮细胞胞浆中MMP-9及TIMP-1的表达,并用Image-ProPlus图像分析软件,测算各组气道上皮细胞胞浆中MMP-9及TIMP-1的阳性表达产物的平均光密度(0D)值。同时,用计算机病理图象分析系统测量气道形态学参数值,即细支气管基底膜周径(Pbm)、总管壁面积(Wat)、内壁面积(Wai)及气道平滑肌面积(Wam),并用Pbm将测量值标准化,分别以WAt/Pbm、WAi/Pbm、WAm/Pbm表示相应管壁层的厚度。5.统计学处理方法:所有计量资料以均数±标准差((x)±s)表示,用SPSS11.5等统计软件对统计结果进行统计分析。
结果:1.哮喘大鼠的一般情况:用OVA致敏激发大鼠后发现哮喘模型大鼠呼吸急促,烦躁不安,腹式呼吸明显,部分大鼠尚可闻及哮鸣音,呼吸困难,唇爪有不同程度的紫绀;地塞米松组及Egb761大、小剂量组上述症状有不同程度的减轻,而正常组大鼠的呼吸、饮食活动及精神状态等无明显异常。2.BALF检查结果:正常组BALF中偶见炎性细胞和部分脱落的支气管上皮细胞;哮喘组可见大量的炎性细胞浸润,尤其以嗜酸性粒细胞、淋巴细胞等浸润明显;地塞米松组及Egb761大、小剂量组炎性细胞浸润较哮喘组明显减少。炎性细胞总数和嗜酸性粒细胞及淋巴细胞百分数,经统计学处理,哮喘组明显高于正常组、地塞米松组及Egb761大、小剂量组,P<0.01差异有显著性;而地塞米松组与Egb761大剂量组比较P>0.05无统计学差异性;Egb761大剂量组与Egb761小剂量组比较P<0.01差异有显著性。3.肺组织病理变化:光镜下可见正常组支气管、肺组织结构正常,各级支气管上皮完整,肺泡间隔正常,无明显炎性细胞浸润。而哮喘组大鼠可见其气道黏膜水肿、黏膜皱襞增多、黏膜下及管周有大量的炎性细胞浸润、气道上皮细胞脱落、杯状细胞增多、细支气管的气道壁、平滑肌层及基底膜等明显增厚、管腔变窄,而地塞米松组及Egb761大、小剂量组较哮喘组有不同程度的减轻,且Egb761大剂量组减轻的程度优于小剂量组。4.免疫组化结果:正常组MMP-9及TIMP-1在气道黏膜上皮细胞胞浆中有少量表达或不表达;哮喘组MMP-9及TIMP-1在气道黏膜上皮细胞胞浆中呈强阳性表达为棕褐色颗粒,而地塞米松组及Egb761大、小剂量组较哮喘组表达明显减弱,颜色变浅。各组MMP-9及TIMP-1的平均光密度值经统计学处理,哮喘组明显高于正常组、地塞米松组及Egb761大、小剂量组,P<0.01差异有显著性;而地塞米松组与Egb761大剂量组比较P>0.05无统计学差异性;Egb761大剂量组与Egb761小剂量组比较P<0.01差异有显著性。5.气道形态学指标比较:与正常组比较,可见哮喘组大鼠气道壁的总厚度及内壁厚度和平滑肌层的厚度均明显增加,管腔变窄,而地塞米松组及Egb761大、小剂量组较哮喘组有不同程度的减轻。气道形态学各指标经统计学处理,哮喘组的气道形态学指标明显高于正常组、地塞米松组及Egb761大、小剂量组,P<0.05有统计学差异性;而地塞米松组与Egb761大剂量组比较P>0.05无统计学差异性;Egb761大剂量组与Egb761小剂量组比较P<0.05有统计学差异性。6.相关性分析结果:MMP-9的表达与嗜酸性粒细胞数呈显著正相关P<0.01;TIMP-1与气道形态学各指标也呈显著正相关,P值均小于0.01,有显著统计学差异性;而MMP-9/TIMP-1的比值与气道形态学各指标均呈负相关,P值均小于0.01,有显著统计学差异性。
结论:1.SD大鼠经卵蛋白反复致敏及激发后可建立理想的哮喘动物模型。2.Egb761对哮喘大鼠气道上皮细胞的MMP-9及TIMP-1的表达有调节作用。3.Egb761对哮喘大鼠的气道炎症有明显改善作用。4.Egb761对哮喘大鼠的气道重构有干预作用,其调节MMP-9/TIMP-1的表达可能是其机制之一。5.Egb761减轻气道炎症,改善气道重构的作用在一定的范围内与其剂量有关,大剂量组治疗效果优于小剂量组。6.Egb761大剂量组在减轻气道炎症,改善气道重构方面与地塞米松组作用相似。但其治疗效果与正常组之间仍有一定差异。