间充质干细胞对内毒素诱导急性肺损伤大鼠的保护机制研究

郭继文 吴海清

·实验研究·

间充质干细胞对内毒素诱导急性肺损伤大鼠的保护机制研究

郭继文 吴海清

目的 探讨间充质干细胞对内毒素诱导急性肺损伤大鼠的保护机制。方法 随机选取本实验室养育的实验大鼠105只, 采取随机分组形式分成5组, 每组21只, A组经尾部注射5mg/kg生理盐水, B组经尾部注射5mg/kg内毒素, C组经尾部注射5mg/kg内毒素+0.5ml高剂量间充质干细胞(2×106/ ml), D组经尾部注射5mg/kg内毒素+0.5ml高剂量间充质干细胞(1×106/ml), E组经尾部注射0.5ml高剂量间充质干细胞(2×106/ml),观察各组大鼠的肺部组织学形态、肺湿重/干重、肺动脉气血分及炎症反应情况。结果 A组和E组大鼠肺组织未发生显著变化, 结构清晰, 未出现炎性细胞浸润情况, 黏膜上皮表现良好；B组大鼠肺组织出现了严重水肿, 肺泡腔存在浆液性渗出液；C组、D组肺组织得到一定保护, C组较D组肺组织结构保持更加完整, 水肿、炎性细胞浸润明显较轻。A组、E组W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β差异无统计学意义, P＞0.05；B组的W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和其他组均差异具有统计学意义, P＜0.05；C组、D组MDA、MPO、TNF-α、IL-1β显著高于B组, SOD显著低于B组, 同时C组W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和D组差异具有统计学意义, P＜0.05。结论 给予急性肺损伤大鼠模型高剂量间充质干细胞可改善肺组织结构损伤状况, 降低炎性反应, 提高肺部通气水平。

间充质干细胞；内毒素；急性肺损伤；保护机制

急性肺损伤是临床常见疾病, 目前临床治疗主要方法为药物、通气治疗, 但是临床疗效并不明显, 所以临床上一直在寻求更好的治疗方法［1］。近些年随着对间充质干细胞研究的不断深入, 发现间充质干细胞可减轻急性肺损伤的炎症情况, 有可能成为临床治疗急性肺损伤的有效治疗途径。为进一步探讨间充质干细胞对内毒素诱导急性肺损伤大鼠的保护机制, 本文特随机选取本实验室养育的实验大鼠105只, 采取随机分组的方式进行研究, 现将研究情况进行如下报告。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1实验动物 随机选取本实验室养育的实验大鼠105只, 采取随机分组形式分成5组, 每组21只, 各组大鼠在数量、体重、雌雄比例方面差异无统计学意义, 具有可比性, P＞0.05。

1.1.2实验仪器 显微镜、细胞培养箱、冰箱、分析天平、离心机。

1.1.3实验试剂 多聚甲醛(吉林生物研究院)、液氮(吉林生物研究院)、生理盐水(华利制药厂, 浓度0.9%)。

1.2方法

1.2.1建模方法(详见表1)

1.2.2研究方法 在建模后72 h处死大鼠。分别解剖取大鼠右肺上叶, 面积大约0.5 cm2, 放入多聚甲醛固定, 染色后准备进行组织形态学观察。取250 mg大鼠右肺上叶, 分别用分析天平测量去表面血液后及烘烤48 h后重量。分别取大鼠剩余肺组织, 在生理盐水中进行漂洗, 放入液氮中冷冻, 放入冰箱中(-70℃)准备进行血气分析观察。

1.3观察项目 观察大鼠的肺组织结构变化, 肺湿重/干重,血气分析观察大鼠腹主动脉的PaO2、PaCO2, 并观察脂质过氧化代谢毒性终产物(MDA)、抗氧化酶(SOD)、髓过氧化物酶(MPO)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、炎性细胞因子-1β(IL-1β)。

1.4统计学方法 将数据结果录入到SPSS17.0统计学软件进行数据分析处理, 计量资料采用均数±标准差表示,两组间比较采用t检验, 当P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1肺组织结构 A组和E组大鼠肺组织未发生显著变化,结构清晰, 未出现炎性细胞浸润情况, 黏膜上皮表现良好；B组大鼠肺组织出现了严重水肿, 肺泡腔存在浆液性渗出液；C组、D组肺组织得到一定保护, C组较D组肺组织结构保持更加完整, 水肿、炎性细胞浸润明显较轻。

2.2肺湿重/干重 A组W/D为4.01±0.12、B组W/D为5.21±0.21、C组W/D为4.43±0.17、D组W/D为4.65±0.16、E组W/D为4.03±0.09。B组显著高于其他4组, 差异具有统计学意义, P＜0.05；C组、D组显著低于B组, 差异具有统计学意义, P＜0.05。

2.3血气分析 A组、E组的PaO2、PaCO2差异无统计学意义, P＞0.05；B组的PaO2、PaCO2和其他组均差异具有统计学意义, P＜0.05；C组、D组PaO2显著高于B组, PaCO2显著低于B组, 同时C组PaO2、PaCO2和D组差异具有统计学意义, P＜0.05。(详见表2)

2.4相关因子指标分析 A组、E组MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β差异无统计学意义, P＞0.05；B组的MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和其他组均差异具有统计学意义, P＜0.05；C组、D组MDA、MPO、TNF-α、IL-1β显著高于B组, SOD显著低于B组, 同时C组MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和D组差异具有统计学意义, P＜0.05。(详见表3)

表1各组大鼠建模方法

表2血气分析结果比较

表3相关因子指标分析结果比较

3 讨论

间充质干细胞为干细胞的重要成员, 其来源于中胚层、外胚层, 研究发现其和造血、免疫调控有密切关系［2］, 通过相关研究证明其有可能成为病变、衰老原因导致的组织器官损伤维护因子［3］。本文研究发现, A组和E组大鼠肺组织未发生显著变化, 结构清晰, 未出现炎性细胞浸润情况, 黏膜上皮表现良好；B组大鼠肺组织出现了严重水肿, 肺泡腔存在浆液性渗出液；C组、D组肺组织得到一定保护, C组较D组肺组织结构保持更加完整, 水肿、炎性细胞浸润明显较轻。A组、E组W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β差异无统计学意义, P＞0.05；B组的W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和其他组差异具有统计学意义, P＜0.05；C组、D组MDA、MPO、TNF-α、IL-1β显著高于B组, SOD显著低于B组, 同时C组W/D、PaO2、PaCO2、MDA、SOD、MPO、TNF-α、IL-1β和D组差异具有统计学意义, P＜0.05。说明给予间充质干细胞后, 急性肺损伤模型大鼠的肺组织形态、炎症因素水平、通气水平均显著由于未给予间充质干细胞的模型, 并随给予剂量的增大, 效果更加明显, 说明间充质干细胞具备某些免疫学特征［4］, 可以对急性肺损伤进行修复, 提高肺通气能力［5］, 具有临床研究前景。但是我们需清楚的认识到,目前间充质干细胞对急性肺损伤的研究还属于起步阶段［6］,需要进一步扩大实验范围进行验证, 同时该次实验给予间充质干细胞的时间是在内毒素诱导急性肺损伤的同时, 并没有研究在已经出现急性肺损伤后对模型的影响, 所以需要进一步深入研究。但从该实验可证明, 给予急性肺损伤大鼠模型高剂量间充质干细胞可改善肺组织结构损伤状况, 降低炎性反应, 提高肺部通气水平。

［1］ 袁君杰,谢幼专,卢建熙,等.不同微环境对人骨髓间充质干细胞体外增殖和分化的影响.国际骨科学杂志, 2013,34(6):435-437.

［2］ 杨陆蒙,李新喜,白超,等.大鼠骨髓间充质干细胞培养方法的比较及细胞鉴定.新疆医科大学学报,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］ 吴海青,李涛平,徐健,等.间充质干细胞对内毒素诱导急性肺损伤大鼠NF-κB的影响.临床肺科杂志, 2012,17(11):1952-1955.

［5］ 崔岳毅,宋纯理,谭杰,等.局部植入辛伐他汀诱导自体骨髓间充质干细胞归巢修复大鼠颅骨缺损.国际骨科学杂志, 2013, 34(6):431-434.

［6］ 梁敏烈,谢良地,李宏亮,等.脂肪间充质干细胞早期干预对野百合碱诱发的肺动脉高压大鼠肺小动脉功能的影响.中国病理生理杂志, 2013, 29(10):1729-1735.

开发区科技局基金资助项目(项目编号：2010 Q-P185)

510730 广州开发区医院外科(郭继文)；深圳龙华人民医院重症医学科(吴海清)