COPD大鼠的中性粒细胞炎症及其组织差异的意义

发布时间：2020-03-24 09:40

【摘要】：目的:近年来,室内环境的空气质量受到了广泛的关注。香烟烟雾作为室内环境的主要污染物,严重威胁着人体健康。目前国际上对于香烟烟雾的毒理学评价方法普遍使用CORESTA推荐的体外法,但这些方法只能初步评价烟气的相对毒性。体内法由于能够模拟烟气进入机体产生的多方面效应,被认为是最有效的毒理学评价方法,基于此,国外特别提出利用“专一性病变实验”,即慢性阻塞性肺疾病(COPD)进行体内毒理学评价的建议。COPD是一种慢性呼吸系统疾病,其典型的病理特征是气道炎症,中性粒细胞作为其中最主要的炎症细胞,其趋化、活化过程与COPD的疾病进程密切相关。中性粒细胞炎症的发生与发展过程在一定程度上反映了COPD的疾病进程。吸烟是导致COPD最主要的危险因素。本实验室前期已通过香烟烟雾诱导成功构建了大鼠COPD模型,并初步对COPD大鼠的氧化/抗氧化失衡、蛋白酶/抗蛋白酶失衡、炎症损伤进行了研究,但烟熏诱导的COPD中性粒细胞炎症反应特征尚未完全阐明,为了建立完善的体内香烟烟雾毒理学评价方法,本研究以中性粒细胞炎症及其相关因子为切入点,通过对3种基因型的香烟烟雾诱导的COPD大鼠和健康大鼠的中性粒细胞趋化因子、效应蛋白以及调控蛋白的检测,解析不同成分的香烟烟雾对机体的损伤情况,对阐明复杂环境空气污染物的毒理学效应与健康危害,寻找毒理学评价的相关标志物具有重要的意义。方法:48只雄性清洁级SD大鼠随机分为对照组(CK组)和三个实验组(Y-1、Y-2和Y-3),分别采用3种不同基因型烟草卷制成的单料烟对3个实验组大鼠进行烟熏染毒,构建COPD模型。于30 d和60 d熏烟结束后,取支气管肺泡灌洗液(BALF)进行细胞计数;取右肺行H.E.染色,进行肺组织炎症评分;ELISA法检测肺组织或血清中巨噬细胞炎性蛋白(MIP)-2、白三烯(LT)B4的含量变化;生化法检测肺组织中MPO的活力;免疫组化法检测肺、肝、脾、肾、心组织中中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)以及p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、磷酸化p38 MAPK(p-p38)的表达水平。结果:1.香烟烟雾暴露60 d后,Y-1、Y-2和Y-3组大鼠气道、肺血管周围均出现了大量聚集的炎症细胞。与CK组相比,实验组BALF中的白细胞数在烟熏60d时显著增加(P0.01),其中Y-3组的白细胞数较另外两个实验组更高(P0.05)。中性粒细胞占白细胞总数的比值显著升高(P0.01)。H.E.染色结果显示,实验组肺组织炎症评分结果较CK组极显著升高(P0.01)。结果表明,经过香烟烟雾暴露后,大鼠肺组织发生了炎症响应,中性粒细胞和其他炎症细胞大量聚集浸润。2.随着染毒时间的延长,各实验组大鼠血清中LTB4、肺组织中的MIP-2水平显著升高(P0.05),其中Y-3组的增幅显著高于其他实验组;烟熏60 d后,实验组大鼠肺组织中MPO活力及NE表达水平与CK组相比显著增强(P0.05),其中Y-2组的增幅最大;实验组大鼠肺组织p38表达及磷酸化水平与CK组相比显著升高(P0.01),其中Y-2组的增幅最大。结果表明,不同基因型烟草释放的香烟烟雾能够不同程度地诱导肺组织中性粒细胞趋化因子表达,并活化p38 MAPK,调控中性粒细胞发挥炎症效应。3.经过烟气暴露染毒后,实验组肝、脾组织中NE、p38、p-p38的表达水平与CK组相比均显著上升(P0.01),其中Y-2组的增幅明显高于其他实验组;暴露30 d时,实验组肾、心组织p38表达水平变化不明显,烟熏60 d后,NE、p38、p-p38的表达水平均显著上升(P0.05)。结果表明,不同基因型烟草释放的香烟烟雾能够诱导肺外主要组织内中性粒细胞炎症相关蛋白的表达水平出现不同程度的升高,其中香烟烟雾对肝、脾组织的作用更为明显。结论:经过不同基因型烟草烟气的暴露后,大鼠肺组织出现了不同程度的中性粒细胞炎症,同时中性粒细胞炎症相关蛋白在肺外主要组织内的表达水平出现了不同程度的升高。Y-2组香烟烟雾诱导的中性粒细胞炎症效应以及p38的表达与活化明显强于Y-1、Y-3组,而Y-3组对中性粒细胞的趋化作用与其他实验组相比更强,这可能是由于不同基因型烟草燃烧释放的化学物质不同,导致了生物学效应的差异。通过对中性粒细胞相关趋化因子、效应蛋白以及调控蛋白的检测,能够反映不同化学成分的空气污染物对机体的效应差异,对于揭示空气污染物暴露的生物学效应以及其可能的毒理学机制具有重要意义。
【图文】：

烟熏,炎症细胞,标尺

图 2.1 COPD 大鼠肺组织 H.E.染色Figure 2.1 Pulmonary histopathological change of COPD rats by H.E.A：CK 组；B，C：Y-1 组烟熏 30 d 和 60 d；D，E：Y-2 组烟熏 30 d 和 60 d；F，，G：Y-3 组烟熏 30 d 和 60 d；H：肺组织炎症评分。放大 200 倍，标尺=200 μm。△：炎症细胞聚集。注：

COPD大鼠的中性粒细胞炎症及其组织差异的意义

大鼠血清中LTB4的水平及肺组织中MIP-2的水平Figure3.1ThelevelofLTB4inserumandMIP-2inlungofrats
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R563.9

【参考文献】