CBD-bFGF对BLM诱导小鼠肺纤维化的生物学作用及相关机制

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特发性肺纤维化(Idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)是一种慢性、进行性加重的肺间质疾病,发病率呈上升趋势。迄今IPF病因不明,缺乏有效治疗手段,IPF确诊后中位生存期不足3年,预后极差,是临床研究的热点和难点。糖皮质激素或联合免疫抑制剂仍然是目前治疗IPF的主要手段,但有效率低。近年来得益于分子生物科学的快速发展,通过细胞因子治疗肺纤维化已得到证实。碱性成纤维因子(Basic fibroblast growth factor,bFGF)是一种多功能损伤修复因子,但在肺纤维化发生、发展过程中其生物学意义尚缺乏完整的研究报道。鉴于此,本实验将bFGF与胶原结合域(Collagen-bind domain,CBD)连接,重组后的CBD-bFGF干预小鼠肺纤维化各个阶段,初步发现在小鼠早期肺纤维化给予CBD-bFGF无明显的生物学作用,而在小鼠中晚期肺纤维化给予CBD-bFGF可促进TGF-β1的表达,并与TGF-β1协同,加重小鼠肺纤维化。本实验为今后研究干扰bFGF的表达,以治疗肺纤维化的新策略提供了基础。第一部分:CBD-bFGF对BLM诱导小鼠肺纤维化的早期干预作用及相关机制目的:探索胶原结合域-成纤维细胞生长因子(CBD-bFGF)对博莱霉素(Bleomycin,BLM)诱导小鼠肺纤维化的早期干预作用及机制。方法:将C57/BL雄性小鼠160只随机分为3组:(1)Sham组40只;(2)BLM组60只;(3)BLM+bFGF组60只。Sham组两次气管暴露注入0.1ml生理盐水;BLM组气管注入先博莱霉素溶液(3mg/kg),后立即气管注入0.1ml生理盐水;BLM+bFGF组先气管注入博莱霉素溶液(3mg/kg),后立即气管注入等体积CBD-bFGF溶液(0.1ml,20ug/ml)。分别于7d、14d、21d、28d观察下列指标:(1)小鼠一般情况;(2)小鼠体重变化情况;(3)H&E、Masson染色检测肺组织形态学;(4)免疫组织化学法检测肺组织中的α-肌动蛋白(α-smucle actin,α-SMA)、I型胶原蛋白(Collagen-I、Col-I)、III型胶原蛋白(Collagen-III,Col-III)、转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)等蛋白表达。结果:(1)Sham组小鼠呼吸平稳,行动自如,摄食、饮水正常;BLM组小鼠自3d起出现呼吸急促,行动迟缓,食欲不振,肢端出现紫绀等表现;BLM+bFGF组一般情况与BLM组相似。(2)Sham组小鼠体重持续增加;BLM组体重持续下降,21d后轻度上升,与Sham组比较各观察点差异有统计学差异(p<0.01), BLM+bFGF组体重逐渐下降,各时间点与BLM组比较差异无统计学意义(p>0.05)。(3)Sham组光镜下未见明显异常病理改变;BLM组光镜下肺组织大量纤维细胞增殖,细胞外基质过度沉积,部分肺组织结构破坏,可见肺泡腔塌陷或消失,肺纤维化形成,Ashcroft评分与Sham组比较有显著差异(p<0.01);BLM+bFGF组光镜下小鼠肺纤维化形成,与BLM组比较Ashcroft评分无统计学差异(p>0.05)。(4)各组肺组织可见α-SMA、Collagen-I、Collagen-III蛋白的表达,BLM+bFGF组、BLM组分别与sham组比较均有显著性增多,差异有统计学意义(p<0.01, p<0.01),但BLM+bFGF组与BLM组之间比较,差异无统计学意义(p>0.05)。在7d、14d观察点,BLM+bFGF组、BLM组TGF-β1表达较sham组显著增多(p<0.01, p<0.01),21d、28d观察点BLM+bFGF组、BLM组TGF-β1表达下降,与sham组比较差异有统计学意义(p<0.05, p<0.05),BLM+bFGF组,与BLM组相比各相应时间点差异无统计学意义(p>0.05)。结论:(1)博莱霉素能成功诱导小鼠肺纤维化;(2)早期给予CBD-bFGF对博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化无显著的生物学作用。第二部分:CBD-bFGF对BLM诱导小鼠肺纤维化的中晚期干预作及相关机制目的:探索胶原结合域-成纤维细胞生长因子(CBD-bFGF)对博莱霉素(Bleomycin,BLM)诱导小鼠肺纤维化的中晚期干预作用及机制。方法:按照第一部分方法复制140只小鼠肺纤维化模型后,正常饲养6w。造模存活小鼠随机分为2组:(1)BLM组40只;(2)BLM+bFGF组40只。BLM组气管注入0.1ml生理盐水,BLM+bFGF组气管注入同体积CBD-bFGF(2ug/只)。按照第一部分方法设置Sham组。分别于18w、22w、26w.观察下列指标:(1)小鼠体重变化(2)H&E、Masson染色检测肺组织形态学;(3)免疫组织化学法检测肺组织中α-SMA、Col-I、Col-III、TGF-β1等蛋白表达;(4)小鼠肺功能和血气分析。结果:(1)Sham对照组在气管暴露给予生理盐水后体重轻度下降,后体重持续增加;BLM组:0-10w体重持续下降,26w体重轻度恢复,各时间点与Sham组比较差异有统计学意义(p<0.05);BLM+bFGF组:体重持续降低,14w后各相应时间点体重均低于BLM组,差异有统计学意义(p<0.05)。(2)Sham组光镜下肺组织正常;BLM组18w、22w、26w肺组织胶原纤维及成纤维细胞广泛增生,肺泡结构严重破坏,部分肺泡腔萎陷、消失;BLM+bFGF组肺纤维化程度较BLM组加重,18w观察点Ashcroft评分差异有统计学意义(p<0.05),22w、26w观察点有显著性差异(p<0.01)。(3)BLM+bFGF组肺组织α-SMA、Col-I、Col-III等蛋白表达较BLM组增多,差异有统计学意义(p<0.01,p<0.05,p<0.05)。在26w观察点,BLM+bFGF组TGF-β1表达较BLM组增加,差异有统计学意义(p<0.05)。(4)与Sham组相比,BLM组与BLM+bFGF组肺顺应性下降,差异有统计学意义(p<0.05)。BLM+bFGF组较BLM组下降更显著,两组比较差异有统计学意义(p<0.05)。(5)血气分析中,BLM组与BLM+bFGF组均有PO2下降,CO2潴留表现,与Sham组相比差异有统计学意义(p<0.05)。BLM+bFGF组PO2下降,CO2潴留程度高于BLM组,差异有统计学意义(p<0.05)。结论:CBD-bFGF对博莱霉素诱导的中晚期小鼠肺纤维化,不具有损伤修复作用,且能通过促进TGF-β1的表达,加重小鼠肺纤维化。
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