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[医学] 百草枯染毒急性肺损伤大鼠肺组织NO、ET和TNF-α的含量及茎叶人参皂苷的干预研

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发表于 2014-7-31 20:36:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
【摘要】  目的探讨百草枯染毒急性肺损伤大鼠肺组织NO、ET和TNF-α的含量及茎叶人参皂苷的干预作用。方法采用百草枯染毒急性肺损伤大鼠模型,随机分为正常对照组(NS组)、模型组(ALI组)、皂苷组(GS组)。观察茎叶人参皂苷对百草枯染毒急性肺损伤大鼠肺组织NO、ET和TNF-α的含量的影响。结果ALI组肺组织NO含量和NOS活性明显升高,与NS组比较有统计学意义(P<0.05);与ALI组比较,GS组肺组织NO含量和NOS活性降低(P<0.05,P<0.01)。ALI组肺组织ET含量高于NS组(P<0.01),而GS组肺组织中ET含量低于ALI组(P<0.05)。ALI组肺组织TNF-α的含量高于NS组(P<0.05);GS组肺组织中TNF-α低于ALI组(P<0.05)。结论茎叶人参皂苷可以减少TNF-α因子的释放,抑制NO、ET的升高,从而保护细胞免受低氧损伤,减轻肺血管收缩程度和炎症反应。

【关键词】  急性肺损伤; 茎叶人参皂苷; 百草枯; 内皮素; 肿瘤坏死因子-α

炎症反应的失衡是急性肺损伤(ALI)的本质原因,表现为促炎反应抗炎反应的失衡。其特征为,由肺间质急性炎症反应而导致的肺内皮和上皮细胞屏障损伤,而炎性因子作为重要的信号因子,启动、放大和延续全身或局部的炎症反应。TNF-α是最重要的前炎性因子之一。有报道称NO和ET参与了ALI的病理生理过程[1],本研究通过百草枯(PQ)诱导的ALI模型,观察肺组织NO、ET及TNF-α的含量,探讨NO、ET及TNF-α参与ALI的作用机制及茎叶人参皂苷的干预作用。

  1 材料

  清洁级健康Sprague Dawley(SD)大鼠45只,体质量(300±40)g,由河南省实验动物中心提供〔实验动物生产许可证号:SCXK(豫)2008-0017;实验动物使用许可证号:SYXK(豫)2008-0105〕。茎叶人参皂苷粉剂(stems and leaves Ginsenoside)由辽宁大自然生物科技公司提供; TNF-α放射免疫药盒由上海赛百胜生物工程公司提供;20%百草枯浓缩液由上海先正达农药有限公司生产;NO 、NOS及ET测定试剂盒均由南京建成生物工程研究所提供。

  2 方法

  2.1 分组及模型的建立将45只SD雄性大鼠,随机分为肺损伤组(ALI组)、皂苷组(GS组)和正常对照组(NS组)。皂苷组提前3 d给药,给予腹腔注射皂苷50 mg/kg,1次/d,连用3 d。3 d后,肺损伤组及皂苷组均一次性灌胃80 mg/kg百草枯,正常对照组只给等量的生理盐水。

  2.2 观察指标在造模72 h后分批处死各组实验动物,腹主动脉取血(1∶500u肝素抗凝)行血气分析,腹主动脉放血处死大鼠;取大鼠左下肺组织计算肺系数;取左上肺进行TNF-α,ET ,NO及NOS含量的测定;取右肺组织肉眼观察和病理HE染色200倍光镜下观察。

  2.3 统计学方法计量资料数据以±s表示。不同时间点的比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA)进行组间比较,以最小显著差异法(LSD法)进行不同组别之间的两两比较。采用SPSS10.0统计软件进行数据处理。P<0.05为差异有统计学意义。

  3 结果

  3.1 肺损伤指标模型组PaO2明显低于对照组(P﹤0.05),肺系数明显高于对照组(P﹤0.05);皂苷组PaO2较模型组有所增加(P﹤0.05),而肺系数也较模型组减低(P﹤0.05)。结果见表1。表1 茎叶人参皂苷溶液对PQ致ALI大鼠PaO2及肺系数的影响与NS组比较,★P<0.05; 与ALI组比较,△P<0.05;n=15

  3.2 肺病理

  3.2.1 肺外观及变化

  NS组:大鼠肺组织表面光滑,呈淡粉红色,无充血水肿及梗死灶,触之弹性较好。

  ALI组:肺肿大,边缘钝,严重肺淤血、水肿,部分肺有弥漫性出血,胸腔内有血性液体,部分肺组织呈暗红色,质地中等;肝样变,表面及肺切面处可见有团块状白色坏死物质,部分中毒大鼠胸腔有渗出液。

  GS组:肺淤血水肿明显,部分标本也有弥漫性出血,但较ALI组出血区域和损伤程度减轻。  3.2.2 肺光镜下观察NS组光镜下观察可见肺泡结构清晰,肺泡壁薄,肺泡隔无增宽及充血,无炎性细胞浸润及出血现象,可见少许纤维组织。ALI组的病理改变,主要为肺泡壁毛细血管充血,肺泡壁增厚,局灶性炎症细胞浸润,甚至出血,部分肺泡腔充满粉染均质水肿液,部分有透明膜形成,肺泡腔内有游离的中性粒细胞和巨噬细胞。GS组的病理改变显示:肺泡壁毛细血管充血、出血均较ALI组有减轻。结果见图1~3。

  3.3 肺组织NO和NOS的含量ALI组肺组织NO含量和NOS活性明显升高,与NS组比较有统计学意义(P<0.05),与ALI组比较,GS组肺组织NO含量和NOS活性降低。结果见表2。表2 茎叶人参皂苷对PQ致ALI大鼠肺组织匀浆NO、NOS水平比较

  3.4 肺组织ET 含量ALI组血清及肺组织ET含量均高于NS组(P<0.01),而GS组血清及肺组织中ET含量均低于ALI组(P<0.05)。说明皂苷可以减少肺损伤中ET的含量。结果见表3。表3 茎叶人参皂苷对PQ致ALI大鼠肺组织匀浆ET水平比较

  3.5 肺组织TNF-α的含量ALI组肺组织TNF-α的含量高于NS组(P<0.05);GS组肺组织中TNF-α低于ALI组(P<0.05)。结果见表4。表4 茎叶人参皂苷对PQ致ALI大鼠肺组织TNF-α水平比较

  4 讨论

  在肺损伤过程中细胞中的一氧化氮合酶(NOS)过度表达可催化产生NO,有超氧阴离子自由基O2-·存在时,迅速与其反应生成氧化毒性更强的过氧亚硝基(ONOO2-) 引起脂质过氧化反应,在肺损伤早期起关键作用[2]。大量的NO使呼吸道毛细血管后静脉浆细胞渗出增多,产生过氧亚硝酸盐,损伤肺组织,导致上皮细胞脱离、功能变性,甚至死亡,从而加重炎症反应。已经证实巨噬细胞、中性粒细胞及上皮细胞均可在细胞因子作用下,由iNOS催化合成NO。对家兔肺损伤的研究发现,肺损伤与NO有关[3],NOS抑制剂可缓解这种肺损伤。

  ET为内皮细胞分泌释放的一种具多种活性功能的血管活性多肽。肺既是ET作用的靶器官,又是ET合成、分泌、代谢的重要场所[4], ET具有强烈的缩血管和促进气管、支气管平滑肌收缩的功能[5]。 Yoshidaka等证明ET受体阻滞剂可以减少ALI过程中NO产生及逆转肺损伤的严重程度,认为ET是通过刺激NO参与ALI[6]。

  TNF-α是炎性反应中释放最早和最重要的内源性介质。TNF-α既可以直接损伤血管内皮细胞、增加其通透性,又可进一步诱导肺泡上皮细胞产生其他的细胞因子和趋化因子,如IL-1,IL-6等。TNF-α对细胞的功能起着多效和重叠的生化效应,在淋巴细胞黏附至内皮细胞表面和渗透到组织的过程中,表达对此过程起关键作用的细胞表面黏附因子,诱导产生典型的中性粒细胞趋化因子,激活中性粒细胞脱颗粒并产生组织损伤。在ALI的病例或者高危病因患者的血清标本或支气管肺泡灌洗液中,TNF-α的浓度明显增加。

  本实验中,模型组NO、ET含量明显升高,说明NO、ET参与了ALI的病理生理过程。ALI组肺组织中TNF-α的含量均增加,说明TNF-α可导致ALI的炎症反应。其可能机制为:TNF-α作为诱导剂,促进iNOSmRNA表达,导致iNOS合成增加,使NO生成增加,从而触发强烈的细胞毒作用。另外TNF-α还可以诱导ET的生成,促进PMN的聚集,进一步加重肺水肿的程度。有实验证实给动物注射TNF-α可引起剧烈的肺血管内中性粒细胞的附壁,迁徙,血管内血栓栓塞,肺血管通透性增加,导致低氧血症,肺动脉高压,肺顺应性下降。

  人参茎叶是人参的地上部分,比根具有更高的人参皂苷含量。人参皂苷Rb1和Rg1是人参中主要的活性化合物,可扩张血管、改善微循环、抑制血小板聚集,促进血管内皮细胞功能恢复,调节血管活性物质,具有强大的抗氧化作用和清除氧自由基作用。本实验发现,皂苷组肺病理改变均较模型组轻,肺系数下降,NO、ET及TNF-α含量减低,说明茎叶人参皂苷可以抑制TNF-α的增加,抑制NO,ET的升高,从而保护细胞免受低氧损伤,减轻肺血管收缩程度和炎症反应,提示茎叶人参皂苷对ALI具有保护作用。

【参考文献】
   [1] 许 峰,金海燕,卢仲毅,等.内毒素诱导急性肺损伤幼鼠血NO、ET-1含量和肺NOS活性及mRNA表达的研究[J].第三军医大学学报,2005,27(8):806.

  [2] Eddleston M,Wilks MF,Buekley NA. Prospects for treatment of paraquat-indueed lung fibrosis with immunosuppressive drugs and the need for better prediction of outcome: a systematic review[J].Q J M,2003,96(11):809.

  [3] 何 芳,邓峰美,孙志萍,等.牛磺酸对失血性休克复苏家兔肺组织NOS活性及NO含量的影响[J].基础医学与临床, 2003, 23(5):547.

  [4] Michel Rp,Langleben D,Dupuis J. The endothelin system in Pulmonary hypertension[J].Can J Physiol Pharmacol 2003,81(6):542.

  [5] Franco-Cereceda A,Matran R,Lou YP,Lundberg JM. Occurrence and effects of endothein in guinea pig cardiopulmonary tissue[J].Acta physiol Scand.1990,15:417.

  [6] 莫碧文,王昌明,曾锦荣,等.支气管哮喘患者白细胞介素-8和肿瘤坏死因子-α测定及其临床意义[J].临床内科杂志,2001,18(3):218.
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