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气管移植应用于因肿瘤、创伤等原因致使气管切除后的气管重建。但是,在临床与基础研究中,气管移植术后移植体均存在不同程度的狭窄。研究者通过改变气管血供、气管免疫因素等多种方法尝试解决气管移植体狭窄,但是均没有达到满意的效果。最近有学者提出气管移植体狭窄中存在上皮细胞间质转化,并且上皮细胞间质转化在气管移植体狭窄中发挥重要作用。 上皮细胞间质转化,是指在外界刺激因子的刺激作用下上皮细胞发生向间质细胞转化的一种过程,主要表现为上皮细胞在形态学上由典型的鹅卵石样变为长条形、梭形样的间质细胞,多种上皮细胞表型分子如 E-cadherin,ZO-1等表达下调,伴随着间质细胞表型分子如α-SMA、vimentin等表型分子的增加。研究表明,TGF-β/Smad信号通路是调节上皮细胞间质转化最主要的信号通路。同时,转录因子ZEB-1,Snail1等也都参与调节上皮细胞间质转化。中药丹参酮IIA磺酸钠注射液(TIIA)已被证实有较强的抗纤维化、抗炎、抗肿瘤等作用。查阅文献,目前没有针对TIIA作用于气管移植后移植体狭窄的报道研究,本实验拟采用 Wistar大鼠-SD大鼠气管原位移植模型,腹腔注射TIIA,研究目的为观察TIIA对移植体狭窄的抑制作用。 目的:实验目的是通过建立wistar-SD大鼠原位气管移植模型以及EMT细胞模型,阐明TIIA在体外实验中对EMT的抑制作用及其机制以及在体实验中TIIA对气管移植后移植体的作用。 方法:①将wistar大鼠5-6个环的气管原位移植入按体重匹配SD大鼠。移植后大鼠分为2组。实验组(n=25)腹腔注射TIIA(75mg/kg,1/日),对照组(n=25)腹腔注射相同剂量的5%葡萄糖(75mg/kg,1/日)。大鼠移植后第3、7、10、14、35、90天分别处死对照组与实验组大鼠。②HE染色对比两组大鼠移植体狭窄程度。③免疫组织化学的方法检测转化生长因子(TGF-β1)表达量。④TGF-β1诱导支气管上皮细胞建立EMT细胞模型,TIIA抑制EMT的作用机制。⑤免疫组织化学的方法检测TIIA对上皮细胞间质转化的影响以及信号通路蛋白 p-Smad2/3和转录因子 ZEB1、Snail1表达量的影响。 结果: 1.成功建立wistar-SD大鼠的原位气管移植模型。术后大鼠整体存活率在90%以上,移植后大鼠最长存活时间超过180天。 2.大鼠在气管移植后的第2-7天内出现不同程度的气喘及哮鸣音,移植后10天该症状逐渐消失。 3.气管移植后十天,HE染色可见上皮覆盖杂乱,但上皮覆盖完整;马松染色可见上皮下纤维沉积,术后第90天可见管腔堵塞。 4.在气管移植后第35、90天,TIIA明显减少气管移植后移植体的纤维化率与LCR, 5. TGF-β1主要表达在气管软骨、气管粘膜下层以及气管粘膜层。通过计算Log10(IOD)值,移植后的各个时间点内移植体内 TGF-β1表达量两组相比没有统计学意义。 6.细胞免疫荧光表明, TGF-β1(10 ng/mL)(对照组)诱导支气管上皮细胞,与空白对照组相比,支气管上皮细胞E-cadherin表达量减少,间质表型分子α-SMA及vimentin表达量明显增加,但TIIA实验组的E-cadherin表达量较对照组增多,间质表型分子α-SMA及vimentin表达量明显比对照组少。western blot示:与空白对照组相比,TGF-β1, TIIA和 TGF-β1+TIIA组 E-cadherin的相对表达变为0.50±0.06,0.95±0.06,0.70±0.04( P<0.05);与空白对照组相比,TGF-β1, TIIA和TGF-β1+TIIA组α-SMA的相对表达变为2.85±0.15,1.25±0.06,1.96±0.11(P<0.05);与空白对照组相比,TGF-β1, TIIA和 TGF-β1+TIIA组 vimentin的相对表达变为1.89±0.08,1.08±0.06,1.49±0.11,(P<0.05)。western blot示:对照组中信号通路蛋白p-Smad2/3和转录因子ZEB1、Snail1和twist1表达量明显增多。TIIA实验组抑制p-Smad2/3以及转录因子ZEB1、Snail1。但转录因子twist1表达量没有明显影响。 7.与对照组相比,移植后各个时间点,实验组 E-cadherin表达量明显增加, vimentin表达量明显减少。术后第7天,相对于对照组E-cadherin表达量(6.43±0.05),实验组 E-cadherin表达量(6.95±0.11)(P<0.05),相对于对照组 vimentin表达量(4.99±0.09),实验组vimentin表达量(4.47±0.06)(P<0.05),暗示TIIA明显抑制气管移植后移植体内EMT。 与空白对照组相比(log10(IOD)=0.45),气管移植后信号通路蛋白p-Smad2/3移植体内明显增多。与对照组相比,移植后第7天TIIA明显减少信号通路蛋白p-Smad2/3表达量,两组相比有统计学意义(P=0.012)。本实验中证明转录因子 ZEB1、Snail1参与移植后移植体内EMT。转录因子ZEB1主要表达在细胞核,术后第三天在移植体内明显表达并达到最大值,但术后3天后整体呈减少趋势,于术后第35天已无法检测到表达。转录因子 Snail1主要表达在细胞核及细胞浆,术后第三天在移植体内明显表达并在移植后第3天达到高峰,虽然在移植术后3天后Snail1表达量呈减少趋势,但在术后第10天呈小波峰增多,术后第35天已无法检测到表达。相对于对照组,实验组在术后第3天抑制 ZEB1表达(P=0.037),于术后第3(P=0.003)、14(P=0.015)天抑制Snail1表达。这些结果表明,TIIA通过下调ZEB1、Snail1转录因子抑制移植体内EMT。 结论: TIIA通过调节 TGF-β/Smad信号通路以及抑制转录因子 ZEB1、Snail1抑制气管移植后移植体狭窄。