間充質干細胞對內毒素誘導急性肺損傷大鼠的保護機制研究

郭繼文 吳海清

·實驗研究·

間充質干細胞對內毒素誘導急性肺損傷大鼠的保護機制研究

郭繼文 吳海清

目的 探討間充質干細胞對內毒素誘導急性肺損傷大鼠的保護機制。方法 隨機選取本實驗室養(yǎng)育的實驗大鼠105只, 采取隨機分組形式分成5組, 每組21只, A組經尾部注射5mg/kg生理鹽水, B組經尾部注射5mg/kg內毒素, C組經尾部注射5mg/kg內毒素+0.5ml高劑量間充質干細胞(2×106/ ml), D組經尾部注射5mg/kg內毒素+0.5ml高劑量間充質干細胞(1×106/ml), E組經尾部注射0.5ml高劑量間充質干細胞(2×106/ml),觀察各組大鼠的肺部組織學形態(tài)、肺濕重/干重、肺動脈氣血分及炎癥反應情況。結果 A組和E組大鼠肺組織未發(fā)生顯著變化, 結構清晰, 未出現炎性細胞浸潤情況, 黏膜上皮表現良好；B組大鼠肺組織出現了嚴重水腫, 肺泡腔存在漿液性滲出液；C組、D組肺組織得到一定保護, C組較D組肺組織結構保持更加完整, 水腫、炎性細胞浸潤明顯較輕。A組、E組W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β差異無統(tǒng)計學意義, P＞0.05；B組的W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和其他組均差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05；C組、D組MDA、MPO、TNF-α、IL-1β顯著高于B組, SOD顯著低于B組, 同時C組W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和D組差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05。結論 給予急性肺損傷大鼠模型高劑量間充質干細胞可改善肺組織結構損傷狀況, 降低炎性反應, 提高肺部通氣水平。

間充質干細胞；內毒素；急性肺損傷；保護機制

急性肺損傷是臨床常見疾病, 目前臨床治療主要方法為藥物、通氣治療, 但是臨床療效并不明顯, 所以臨床上一直在尋求更好的治療方法［1］。近些年隨著對間充質干細胞研究的不斷深入, 發(fā)現間充質干細胞可減輕急性肺損傷的炎癥情況, 有可能成為臨床治療急性肺損傷的有效治療途徑。為進一步探討間充質干細胞對內毒素誘導急性肺損傷大鼠的保護機制, 本文特隨機選取本實驗室養(yǎng)育的實驗大鼠105只, 采取隨機分組的方式進行研究, 現將研究情況進行如下報告。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1實驗動物 隨機選取本實驗室養(yǎng)育的實驗大鼠105只, 采取隨機分組形式分成5組, 每組21只, 各組大鼠在數量、體重、雌雄比例方面差異無統(tǒng)計學意義, 具有可比性, P＞0.05。

1.1.2實驗儀器 顯微鏡、細胞培養(yǎng)箱、冰箱、分析天平、離心機。

1.1.3實驗試劑 多聚甲醛(吉林生物研究院)、液氮(吉林生物研究院)、生理鹽水(華利制藥廠, 濃度0.9%)。

1.2方法

1.2.1建模方法(詳見表1)

1.2.2研究方法 在建模后72 h處死大鼠。分別解剖取大鼠右肺上葉, 面積大約0.5 cm2, 放入多聚甲醛固定, 染色后準備進行組織形態(tài)學觀察。取250 mg大鼠右肺上葉, 分別用分析天平測量去表面血液后及烘烤48 h后重量。分別取大鼠剩余肺組織, 在生理鹽水中進行漂洗, 放入液氮中冷凍, 放入冰箱中(-70℃)準備進行血氣分析觀察。

1.3觀察項目 觀察大鼠的肺組織結構變化, 肺濕重/干重,血氣分析觀察大鼠腹主動脈的PaO2、PaCO2, 并觀察脂質過氧化代謝毒性終產物(MDA)、抗氧化酶(SOD)、髓過氧化物酶(MPO)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、炎性細胞因子-1β(IL-1β)。

1.4統(tǒng)計學方法 將數據結果錄入到SPSS17.0統(tǒng)計學軟件進行數據分析處理, 計量資料采用均數±標準差表示,兩組間比較采用t檢驗, 當P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1肺組織結構 A組和E組大鼠肺組織未發(fā)生顯著變化,結構清晰, 未出現炎性細胞浸潤情況, 黏膜上皮表現良好；B組大鼠肺組織出現了嚴重水腫, 肺泡腔存在漿液性滲出液；C組、D組肺組織得到一定保護, C組較D組肺組織結構保持更加完整, 水腫、炎性細胞浸潤明顯較輕。

2.2肺濕重/干重 A組W/D為4.01±0.12、B組W/D為5.21±0.21、C組W/D為4.43±0.17、D組W/D為4.65±0.16、E組W/D為4.03±0.09。B組顯著高于其他4組, 差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05；C組、D組顯著低于B組, 差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05。

2.3血氣分析 A組、E組的PaO2、PaCO2差異無統(tǒng)計學意義, P＞0.05；B組的PaO2、PaCO2和其他組均差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05；C組、D組PaO2顯著高于B組, PaCO2顯著低于B組, 同時C組PaO2、PaCO2和D組差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05。(詳見表2)

2.4相關因子指標分析 A組、E組MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β差異無統(tǒng)計學意義, P＞0.05；B組的MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和其他組均差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05；C組、D組MDA、MPO、TNF-α、IL-1β顯著高于B組, SOD顯著低于B組, 同時C組MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和D組差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05。(詳見表3)

表1各組大鼠建模方法

表2血氣分析結果比較

表3相關因子指標分析結果比較

3 討論

間充質干細胞為干細胞的重要成員, 其來源于中胚層、外胚層, 研究發(fā)現其和造血、免疫調控有密切關系［2］, 通過相關研究證明其有可能成為病變、衰老原因導致的組織器官損傷維護因子［3］。本文研究發(fā)現, A組和E組大鼠肺組織未發(fā)生顯著變化, 結構清晰, 未出現炎性細胞浸潤情況, 黏膜上皮表現良好；B組大鼠肺組織出現了嚴重水腫, 肺泡腔存在漿液性滲出液；C組、D組肺組織得到一定保護, C組較D組肺組織結構保持更加完整, 水腫、炎性細胞浸潤明顯較輕。A組、E組W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β差異無統(tǒng)計學意義, P＞0.05；B組的W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和其他組差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05；C組、D組MDA、MPO、TNF-α、IL-1β顯著高于B組, SOD顯著低于B組, 同時C組W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和D組差異具有統(tǒng)計學意義, P＜0.05。說明給予間充質干細胞后, 急性肺損傷模型大鼠的肺組織形態(tài)、炎癥因素水平、通氣水平均顯著由于未給予間充質干細胞的模型, 并隨給予劑量的增大, 效果更加明顯, 說明間充質干細胞具備某些免疫學特征［4］, 可以對急性肺損傷進行修復, 提高肺通氣能力［5］, 具有臨床研究前景。但是我們需清楚的認識到,目前間充質干細胞對急性肺損傷的研究還屬于起步階段［6］,需要進一步擴大實驗范圍進行驗證, 同時該次實驗給予間充質干細胞的時間是在內毒素誘導急性肺損傷的同時, 并沒有研究在已經出現急性肺損傷后對模型的影響, 所以需要進一步深入研究。但從該實驗可證明, 給予急性肺損傷大鼠模型高劑量間充質干細胞可改善肺組織結構損傷狀況, 降低炎性反應, 提高肺部通氣水平。

［1］ 袁君杰,謝幼專,盧建熙,等.不同微環(huán)境對人骨髓間充質干細胞體外增殖和分化的影響.國際骨科學雜志, 2013,34(6):435-437.

［2］ 楊陸蒙,李新喜,白超,等.大鼠骨髓間充質干細胞培養(yǎng)方法的比較及細胞鑒定.新疆醫(yī)科大學學報,2013,36(10):1451-1454.［3］ Waugh D J, Wilson C.The interleukin-8 pathway in cancer.Clin Cancer Res, 2008,14(21):6735-6741.

［4］ 吳海青,李濤平,徐健,等.間充質干細胞對內毒素誘導急性肺損傷大鼠NF-κB的影響.臨床肺科雜志, 2012,17(11):1952-1955.

［5］ 崔岳毅,宋純理,譚杰,等.局部植入辛伐他汀誘導自體骨髓間充質干細胞歸巢修復大鼠顱骨缺損.國際骨科學雜志, 2013, 34(6):431-434.

［6］ 梁敏烈,謝良地,李宏亮,等.脂肪間充質干細胞早期干預對野百合堿誘發(fā)的肺動脈高壓大鼠肺小動脈功能的影響.中國病理生理雜志, 2013, 29(10):1729-1735.

開發(fā)區(qū)科技局基金資助項目(項目編號：2010 Q-P185)

510730 廣州開發(fā)區(qū)醫(yī)院外科(郭繼文)；深圳龍華人民醫(yī)院重癥醫(yī)學科(吳海清)