兔急性肺动脉栓塞MMP-9及TIMP-1的变化及意义

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目的:大量研究表明,急性肺栓塞发生、发展的病理生理机制非常复杂,除了栓子直接阻塞肺动脉和神经体液因素导致的血管痉挛,使肺血管床面积减小,引起肺动脉高压,严重者导致右心功能不全,甚至休克、死亡外,亦可引起肺间质的变化,主要表现为间隔内大量出血、淤血、炎性细胞浸润,肺泡间隔增厚,肺泡支架结构破坏,部分肺组织机化等一系列病理生理变化。研究发现,细胞外基质(extracelluar matrix,ECM)合成和降解失衡是引起ECM积聚导致肺间质发生变化的重要病理生理因素,而基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)及其抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMPs)是调节ECM降解的重要体系。MMP-9作为基质金属蛋白酶家族的成员,可降解细胞外基质的大多数成分,TIMP-1可特异性抑制MMP-9的活性。失平衡MMP-9/TIMP-1导致细胞外基质代谢失常,并可能参加肺间质的改变。因此我们建立了急性肺栓塞(APE)模型,通过Masson染色、电镜观察肺组织以及肺间质形态学变化,测定肺组织均浆中羟脯氨酸(HYP)的表达,ELISA法测定肺组织匀浆中MMP-9及其抑制因子1(TIMP-1)的含量,探讨急性肺栓塞中肺间质的改变。   方法:选取48只健康新西兰兔,体重3.0~3.5kg,雌雄不拘。将Berman球囊漂浮导管堵塞兔左下肺动脉开口处,充盈球囊,堵塞左下肺动脉,建立兔APE模型。动物随机分为6组:(1)假手术组(n=8),(2)栓塞1h组(n=8),(3)栓塞4h组(n=8),(4)栓塞8h组(n=8),(5)栓塞12h组(n=8),(6)栓塞24h组(n=8)。实验动物分别在相应时间点处死,取少量左肺组织4%多聚甲醛固定,进行HE、Masson染色观察肺组织以及肺间质形态学变化;4%的戊二醛固定,进行电镜观察组织察微结构变化;液氮速冻,测定肺组织匀浆中羟脯氨酸(HYP)的表达及用酶联免疫法测定MMP-9、TIMP-1的表达。采用SPSS13.0版统计软件处理数据(P<0.05)。   结果:   1 肺组织病理改变:光镜下HE染色示:栓塞后呈弥漫性病变,并随栓塞时间的延长病理改变逐渐加重;透射电镜显示栓塞后超微结构损害显著,Ⅱ型肺泡上皮细胞表面微绒毛数量显著减少,嗜锇性板层小体显著减少,线粒体大部分嵴和少部分膜融合,模糊不清或缺失;肺栓塞12h、24h时可见间质胶原纤维显著增生。   2 Masson染色在栓塞1h组、4h组、8h组均与假手术组相似,胶原纤维的量和分布均无显著改变,栓塞12h组、栓塞24h组与假手术组相比较,胶原纤维的量和分布明显增加。肺组织匀浆羟脯氨酸(HPY)含量变化:兔肺栓塞后,肺组织匀浆中HPY水平逐渐增高。兔肺栓塞1h、4h、8h组各组分别为(79.52±14.92,84.04±14.42,88.33±17.70)μg/g,与假手术组无显著性差异(P>0.05);兔肺栓塞12h、24h组肺组织HPY含量分别为(113.62±22.20,139.48±19.61)μg/g与假手术组相比有显著性差异(P<0.05)。   3 肺组织匀浆中MMP-9及其抑制因子1(TIMP-1)的含量变化:肺栓塞4h、8h、12h、24h各组为(3.90±0.55,4.64±0.56,5.49±0.85,6.8±0.64)ng/ml,与假手术组比较MMP-9的含量均有显著增高(P<0.05);栓塞1h、4h、8h组各组TIMP-1含量分别为(1.24±0.15,1.30±0.10,1.36±0.13)ng/ml与假手术组相比无明显差异(P>0.05),12h、24hTIMP-1含量为(1.53±0.16,1.80±0.24)ng/ml比以前各栓塞点明显升高(P<0.05)。   4 MMP-9/TIMP-1的比值在假手术组、栓塞1h组、栓塞4h组、栓塞8h组、栓塞12h组、栓塞24h组分别为(2.24±0.11,2.4±0.11,2.9±0.21,3.3±0.22,3.6±0.26,3.8±0.19)。与假手术组相比,栓塞1h组、栓塞4h组、栓塞8h组、栓塞12h组、栓塞24h组肺组织中MMP-9/TIMP-1明显升高(P<0.05)。   结论:   1、本实验成功建立APE动物模型。本模型经肺动脉造影,具有可控性强、重复性好的优点,为研究肺栓塞的病理生理、血流动力学、药物作用及影像学研究提供了较好的动物模型。   2、光镜下HE染色示栓塞后呈弥漫性病变,并随栓塞时间的延长病理改变逐渐加重;透射电镜示,栓塞12h时间质胶原纤维增生,24h时增生更为显著;Masson染色结果示,随着栓塞时间的延长胶原纤维逐渐增加,羟脯氨酸作为标志物,在栓塞12h时开始表达上调,均提示存在肺间质的改变。   3、实验兔急性肺栓塞引起的肺损伤伴肺组织匀浆中MMP-9、TIMP-1表达均上调,但是以MMP-9增加明显,MMP-9/TIMP-1之间比例失衡。导致大量ECM成分被降解,基底膜严重破坏,有助于中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞穿透基底膜,导致和加重肺损伤。
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