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急性百草枯中毒大鼠肺组织中基质金属蛋白酶及其组织抑制剂表达变化的研究

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史冒亟墼匿里!Q堕至!旦盟堑鲞墨!塑41・急性百草枯中毒大鼠肺组织中基质金属蛋白酶及其组织抑制剂表达变化的研究佟飞,[摘要]田英平,石汉文,姚冬奇,霍书花,苏建玲,扈琳,陈慧目的观察急性百苹枯中毒大鼠肺组织中基质垒属蛋白酶(MMP一2、MMP一9)7}--其组织抑制因子1(T1MP一1)的袁选变化,探计其在百草枯(I】Q)所致肺损伤中的作用。方法舳只sD大鼠,随机分为染毒组和对照组。对照组用生理盐水灌胃;染毒组用PQ按50zr4r/kg灌胃染毒;分别于灌药后1、3、7、14、21、28、35d观察两组肺组织病理变化,同时采用RT—PcR检测肺组织MMP一2mRNA、MMP一9mRNA及TIMP—ImRNA的表达。结果与对照组相比,染毒组走鼠肺组织中MMP一2mRNA的表达从ld就明显增强,7d达高峰,此后开始缓慢下降,14d至28d仍高于对照组,35d与对照组相比无统计学差异;MMP一9nfi),NA的表速1d至7d高于对照组,14d降至对照蛆水平;而TIMP一1n扛州A的表达从1d开始增强,14d达高峰,以后维持在高水平.至35d仍明显高于对照组。结论MMP一2、MMP一9厦TIMP一1在PQ中毒大鼠肺损伤中起重要的调节作用,大鼠肺纤维化与MMPs/TIMP比例的失衡有关。[关键词]中毒;百草枯;基质金属蛋白酶;肺损伤5954[中图分类号]RStudyoll[文献标识码]A【文章编号]1002—1949(2006)01—0041—03theexpre商onofmatrixmetalloproteinasesanditsfiS目.1einhibitorinh嗥dⅫ0fratswithacutepara叩mtpoiⅫIjI唱TONGjH,TIANYing一面昭,SillHan—m.etm01DepartmemofEmergency,theSecond舶”蒯ofHebeiMedicalUniw.rsity-踬曲出”昭050000.China[Abstract】ObjectivewithacuteToinvestigatetheexpressionandeffectofmatrixmetalloproteinaRes80SDwmerandomlydividedintoanditstissueinhibitorinlunginjuryofpoiⅢ)nedgroupratsparaquatpoisoning.Methodscontrol口岬andAtl.3,7,14,21,28[荩金项日]河北省卫牛厅资助项日(No05230)[作者单位J|},qJL医科人学第二医院急诊科,河北石家庄050000『作者简介]佟E(19695),女,副主仟区师,副教授,硕}生导师。主要研究方向:急性中毒的救治。动物的组织灌注压,一方面可能使肠上皮缺血得到改善,氧供增加,毛细血管通透性降低,肠上皮细胞间隙水肿减轻,使LPS发生移位的机会减少;另一方面,可能使肝血流也增加,网状内皮系统功能恢复,增强r肝脏对TPs的解毒作用?同时,氧疗本身町以缓解休克动物的酸中毒.恢复细胞功能,使MODS的发生。(本文承蒙西南医院中・心实验室郝江主任的悉心指导特此致谢!)参考文献1董燕,王仙园,周娟,等氧疗别高海拔地医失血性休克救治作用黏膜【:皮细胞因无氧代谢和酸中毒而受损的程度减轻,从而也有利于维护肠道的屏障功能,减少细菌及LPS移位人血,使炎症反应细胞活化减少。另外,有的学者认为,在无内毒素出现时,氧自由基可增加在体细胞因子表达,这一效应通过NF—l出激活实现。NF一的研究[J].护理学杂志,21104,19(t6):3—52DeitehEA.Multipleoi'《lilfailure:pathophysiologya玎dpotentialfuturetherapy[J]AnnSttrg,1992,216(2):117—1343SukhomiktherapyinI,KrauszMM,BrodofV,ddDivergenteffectsofq*n出在氧自由基刺激几分钟就可被激活,启动1啊’一a、IL一1B和IL一6的转录;而IL一1和TNF—a本身也可激活NF一加,从而构成一个前炎性介质的正反馈环,介导炎症介质反应的瀑布效应5.6。我们的实验也观察到,动物体内氧自由基代谢产物MDA的变化趋势同血浆LPS水平和IL一6nd孙lA表达变化相似.研究表明,血清或血浆中的丌,一6浓度可敏感地反映小组织损伤的程度_7J。这提示,在缺血缺氧一再灌注过程中,原发的缺血缺氧、氧自由基生成及肠源性细菌/LPS可能均参与了体内炎性介质表达的介导,引起一系列的炎性损伤.,氧疔后南于血液中物理溶解氧的增加能够唤醒因缺血缺氧而顿抑的组织细胞和恢复线粒体呼吸链功能,使组织供能增加和内源性SOD生成增加,提高r机体对氧自由基的清除能力‘…。而且,氧疗还可以有利于增加组织灌注压,降低肠道受损程度,减少肠源性细菌/LPS移位人血,使炎症细胞因子的表达降低,这将有助于控制SIRS的发生发展,从而减少75hmr嘣讨dsmlmntaa311edhen瑚T}la西cs}10ck【J】Sqwck,2002,18(3):277—2844AkiraT,StcphanbreathinginaP,SamuelA,et耐Eff戕.tsofinc麒asedoxygenrmsvokunccmatrolledha邶Ir|L呼cshockoutcomemodelinlJJR删m-itafirm.20leo.45(3):209—220MD.Mop,reEE.MSchwurlzc…FAet“Nuc]emfactw—KBisactivatedin柏T。出Ⅱmacmphagesfromputient*wifl,Ⅲ1lk”铡”l址‘町dist—syndrcme…“t6CareM“,1996,24(8j:1285一1292nuclearfactorKBincytokineBlackwellTS.ChristmanJWThewleofgenemgulafion[J]AmJRe卿rCellMelBid,1997,17(1J:3—9Pq”Hn(ji…m[u帅lllltM,上timJ,da/Maior溉xmdaryJsurgeryin]!ltmtclinicaltel㈣of989—1000.palientsaⅢ1Imrinlmratiwbiocherrficalcytokinelibemtkm:d出mirHnl加dthem破吣lJJT…,2001,50(¨:8练庆林,胡长虹.陈涛大鼠急性氧中毒时肺内氧自由基含量的变化[J]中华航海医学朵志,1998.5(1):45—48收稿日期:2005—0912][本文编辑:曹丽萍万方数据 42ChinJCJit鱼堕坐L地!Q逝.些I堑.№.1and.35daysafterexposm'e,tenmrsoteachgroup,welPusedwere10assesslungpathologicalchangesandtheexpressionot"MMP一2mRNA,MMPResultsCompared一9mRNAand31MP—lmRNAinlungsmRNAinlungreturnedtonssueevaluatedbyRT—PCRatwithcontrelgroup.thcexpressionofMMP一2day,decreasedslowlyafterwaids,andbase]Jneat山e14thday.Expl-盼sio.relativelyhighlevelsIlpwithacutetoofpoisonedgm)ttpK_【rm'kedlyincreasedatthenomMlevel35山day.ExpressionofMMP一9删Aanthefirstday,roachedfilepeakat山e7t}lrosefromlto7day,retmaledtoatofⅡMP—ln1Il—Amarkedlyincreased乱thefirstday,reachedthepeakdayCondusimaMMP一2.MMt’一9andTIMP—lplaythe14thday,andkeptlurlgafthe35thimportantmleininjury-ofratsparaquatpoisoning.’llaedevelo阻ltentof‘吡kmf】arvllbmsisiscloselv商atedtotheimbalmmeofMMPs/ⅡMP.[Keywords]Poisoning;Pamquat;Mall@metaUopmteitmse;Puhnonaryinjury百草枯(paraquat,Po)属有机杂环娄除草剂,目前在世界范围内广泛使用。它对人和动物的毒性很高,其病死牢可达80%以上。,PQ中毒可引起多脏器拟害,肺是pQ作片j的主要靶器官,中、重度巾毒如能度过急性期,以后则出现不可逆肺纤维化,后期多死于肺功能衰竭“。但日前PQ诱导肺组织损伤机制尚不完全清楚。绑胞外基质(ECM)合成和降解失衡足引起细胞基质积聚导致肺间质纤维化的重要病理生理因素.而基质金属蛋白酶(MMPs)及其组织抑制物(TIMPs)是凋节细胞基质降解的重要酶体系。但其在PQ中毒所致且l|j损伤中的表达变化在国内外还鲜有报道。本研究通过观察肺组织中幕质金属蛋白酶2,9(MMP一2、MMP一9)及基质金属蛋白酶组织抑制因子1(’I'IMP一1)基凶表达的变化,探讨它{llgL,Po中毒发病过程中的作用。1材料与方法11实验材料殷试剂清沽级成年sD大鼠80只(雌雄各半),体质量180,200g,由河北医科大学动物巾心提供。20%百革枯溶液购自萸国捷利康有限公司。RNA提取试剂’I'rizolReagent购自Imitmgen公司。逆转录酶、核糖核酸酶抑制剂、‘Nm、’l'aqDNA聚合酶、随机引物(Randomprimers)和琼脂糖(aga㈨e)均购自美国PmlIrega公司。1.2动物分组及模型制备选择80只sD大鼠,分为对照绢和染毒组。其中对照组10只,用1mL生珲盐水一次性灌胃;染毒组70只,将Po按50mg/kg用生理盐水稀释到1m1.一次性灌胃染毒。分别于灌药后第1、3、7、14、21、28、35d取10只大鼠,麻醉下解剖大鼠留取肺组织标本。一部分用于RT—wR检测,另一部分用于病理学观察。13MMP一2mRNA、MMP一9rrd{NA及7FIMP—ImRNA的盯一PCR检测按照Invitrog.,n公司生产的试剂盒说明,提取肺组参{总RNA,进行RT—PCR检测。MMP一2、MMP一9、TIMP一1及0一actin引物由}一海生工生物工程技术服务有限公司台成。其中MMP一2引物序列为:上游引物:5’一(:t瑚wlwMlu:c(—W:AC一3’,下游引物:5’一CGATCCCA3EAAAGACAAff;一3’.扩增产物大小为zOO岫。MMP一9卜游引物:5‘一C47,TIq℃TGTCCAGACCAAGG一37,P游引物:5’一7IUCAAGGATI'GTCATCIGGA一3’,扩增产物大小为435hp。。I'IMP一1上游引物:5’一TCCCCAGAM盯CATCGAGAC一37,F游引物:5’一ATGC,C11;AACAGGGAAA('AC一3’,扩增产物大小为329bp。PCR反应参数:94℃5ndn.然后94“C45s,55T:45s,72℃45s(35个循环),72cc延伸5nlin。同时扩增鼠日一actin用作内参照,其卜游引物:5’一GCC_4IGTACGTAGCCATC(■一3’,下游引物:5’一GAIAGCCGrFACTCGCC&^G一3’,:‘增产物大小为374hp。取RI"一PCR产物4止,加1j样缓冲液1血,在15%琼脂糖凝胶万 方数据卜电泳,80v,45nn,用L肿凝胶图像成像系统拍摄打印实验结果,用凝胶图像分析系统(Gel—ProAnalyzerVersion3.o)分析结果。以MMP一2/口一actin711MP一1/口一aetin,MMP一9/p—aetin的比值5J'男ll表示MMP一2,MMP一9,耵MP一1的相对表达水平。实验重复三次二14统计学处理实验数据以均值±标准差(。±s)表示.采用SP&S11.0统计软件进行t检验,统计结果以P<0.05表示差异有显著性。2结果2I急性百草枯中毒』=鼠肺组织病理学变化对照组光镜下观察可见肺泡结构清晰,肺泡罐薄.肺泡隔无增宽及充血,无炎性细胞浸剩及出血现象,町见少许纤维组织。染毒组于染毒后ld可见肺泡壁毛细血仟扩张、淤『【Il,气管及血管周崮有不I卅程度的水肿,肺内小灶状或大片状炎性细胞浸润;3d后肺问质和肺泡水肿达高峰,部分肺泡腔充满粉染均质水肿液,部分有透明膜形成,弥漫性肺出血.肺泡脏塌陷,肺泡腔内有游离的中性粒细胞和巨噬细胞;7d时肺泡塌陷明显,可以见到成纤维细胞;14、28d出现部分肺泡间隔纤维性增厚,可见胶愿纤维增生。35d可见到大量成纤维细胞融合,胞枝溶解或}i『i失.纤维化形成,偶可见玻璃样变。2.2大鼠肺组织MMP一2、MMP一9及TIMP一1的mRNA动态变化对燎组大鼠肺组织中即有少量MMP一2、MMP一9及TIMP一1n删A的表达。染毒组大鼠肿组织中MMP一2u出,NA的表达从Id就明显增强(P<001);7d达高峰,相对表选量为埘jl}f组的2.4倍;IE后开始缓慢下降,14d至28d仍明显强于对照组(P<001);35d与对照组相比无统计学差异(P>005),见图1。MMP一9mPOIA的表达1d开始增强(P<0.(】5);3d即达高峰,为对照组的1.9倍;7d时仍高于对照组(P(005);14d及以后与对麒组相比无统计学意义(P>0.05),见图2。而‘I'IMP一1mRNA的表达从Id就咀显增强(P<0.05);14d达高峰,为对照组的28倍(P<0.01);以后维持住高水平,军35d仍明显高于X,IN组(P<O01),见图3。图1大鼠肺组织MMP一2mRNA的表逃M:标准相对分子质量;N:对照组;1~7:染毒组第1。3.7,】421.28.35天堂国急煎壁堂型墅§生!旦笠堑鲞筮1魍图2大鼠帅组织MMP一9nllIN4的表达M:标准相对分子质量;N:对照组;1~7:染毒组第1,3,7。14图3大鼠肺组织TIMP—lm卧A的表达M:标准相对分了质量;N:对照组;l~7:染毒组第l,3.7.1421,2lI,35天3讨论百草枯(PQ),又名克芜踪,化学名称为1,I’二甲幕一4,4’一联吡啶二氯化物,属有机杂环类除草剂一随着其在我同农业上的广泛应用,PQ中毒也口趋增多..PQ中毒可引起多脏器损害,肺足其作用的主要靶器官,表现为急性肺泡炎和迅速进展的肺问质纤维化,是PO中击死『。的主要原因。奉研究通过大鼠PQ灌胃制做动物染毒模型,观察肺组织病理形态学,结皋表明,该模型早期nr见肺泡壁毛细『i【L管扩张、淤血,气管技血管周围组织水肿.肺内炎性细胞浸润,随后可见肺泡塌陷;14—28d出现部分且i|i泡『日J隔纤维性增厚,胶原纤维增生;35d可见到大I黾成纤维细胞融台,胞梭溶解或消失,纤维化形成。经过了肺组织水肿、肺泡炎、问质增生和肺纤维化等几个阶段,与文献乜一报道一致。PO中毒引起的肺损伤与自南基有关,进入肺内的P。经由NAI)PH辅助的单电子还原为臼由基,然后冉与分子氧形成阳离子及超氧阴离子,经超氧化物歧化酶歧化形成过氧化氧,进一步形成毒性更高的羟自由基,诱导脂质过氧化反应,导致肺组织氧化性毒性损害“。但PQ中毒引起的肿纤维化机制目前还不清楚。Manouo等。…报道,肺纤维化的形成与自由基及基质金属蛋白酶有密切天系。肺纤维化的过程是一个非常复杂的过程,细胞基质台成和降解过程调控着细胞基质的量。正常情况下,肺内胶原的合成与降解处于平衡状态,如果肺内细胞基质的合成增加,或降解减少,都能引起细胞基质积聚,进而导致肺纤维化形成【4一。对肺纤维化发生发展的研究,长期以来人们比较注重丁胶原合成的研究,而胶原的降解在肺纤维化的启动及其进展中的作用研究极少。目前,已知能够降解胶原的酶主要为万 方数据MMPs。MMPs是一组锌、钙离子依赖性的内肽晦家族,在结构上具有极大『司源性.根据底物的不同分为问质胶原酶、明胶酶、间质溶解素和膜型MMP。MMP一2、MMP一9属于明胶酶,能通过分解Ⅳ型腔原蛋白及糖蛋白成分,肺基质成分降新;7lIMP—l则是它们特异性的抑制剂。本实验结果显示.在PQ中毒早期,MMP一2、MMP一9及TIMP—I呈同步性升高.肺组织病变仅以炎性损伤为主;PQ中毒后期,MMP一2、MMP一9与TIMP一1呈非同步变化,MMP一2、MMP一9逐渐下降,而’lIMP一1仍持续升高,肿组织则…现纤维化病灶。其机制可能是:PQ巾毒首先引发炎症,肺泡内皮、上皮细胞受损,大量炎性细胞包括中性粒细胞、单桉巨噬细胞、淋巴细胞晕璺,进人肺泡腔,释放一系列细胞因子和炎症介质,促进MMP。台成与活化…,从而导致该期内卿一2、MMP一9及TmP1表达增高,在这一阶段MMPs主要起溶解、破坏基膜驶缃施基质的作用。由于MMPs/TISmP—l比例仍能维持平衡,必此炎症早期来fIj现卸』胞基质聚积。随着肺组织炎症反地逐渐减弱,MlvlPs产生与活化逐渐减少,{!_lTIMP一1表达仍持续书‘高,可能引发了MMPs/TIMP~l比例失衡,由于'lIMP一!钾制rMMPs对细胞基质的降解,导致细胞基质积聚.肺纤维化形成。Pardo等…1发现:早期,MMPs和盯MP表达增高.后期MMPs表达减少而1.IMP表达增高。另外Morimn,・等”出认为,大鼠肺纤维化与MMPs/IlMP比例的失衡有兑、所以,虽然目前PQ中毒所致肺纤维化的成因仍未完令明确,也九特效治疗方法,但MMPs/TIMP比例的失衡町能是促进疾病进展的囊要田素,明确MMPs及TIMP基因表达调控机制并予以干预,使MMPs/TIMP比例保持在平衡状态,可能是治疗P。中毒的新途释之一:参考文献1鼬㈣IⅣDJ,Ch《seCC.Engelb删hlFMEq瑚Ⅱ㈣同p8哪juⅢpoisoninghistol雌lcHl,electronmirroscopic目mml【tⅡⅫ1Iq哪…Pchsll紫sintheliillgLJ]SAfrMedJ,1984.66(13):485—489SuntmZERoleofmltioxidantsinparaqa]attoxlcily[JJToxicolog)2【】【12,180(1):65—77M<qnomyB,NenanS.L“emO.e/nfThealMn㈣of…ti…㈣¨speciesproductionpml∽tsmiceagainstbieomycin—indm-Hj¨llrmm盯vfibrosis[JJR雌pirRes,2005,6(1):1l—19HayoshiT,Siellc£SternaWG.blnllirigIiW.ela/hnn.础目j1(mdstudyofmetallopmieil㈣mⅡliheirtissueinhibilorsinthelIⅡ1目tdI”nⅫwithdiffuse司删引kⅡ‘嶝。didictxathicmllIlm唧6LH俅i。J。如JPsflml,1996,149:124l1256I叫}pahdnenU,WhitsettJA.WerlSE。el删Imerleokin—lbelac…pulmqLawimilailmlalim:,emphy孵ma.叩dairwayremodelingin}hPaduhmurinelmlg【J]AmJCellMolpardo“nfandI“xJJi剐c…fTIMP一1.TIMP一2.MMP—13、MMP一2.air{A.hn*R胁J.SeguraR唧JrBid,2005,32(4):3II一318Val如zL.Exp—ionbfM/’9incarly蛐da由arIc剐8q”r…“fⅦgsilicosisCJ】^nn~’AcadSci,1999.878:587—589MorimotoY,Kim14,m.山T,etⅡfEffec’of10ng一【岍¨inhalaticalofII}neFor】extmeellularmatrixinthelungsofI>alsinvivo【JlInhallhl‘d.2005.17(3):153159.收稿13期:2005—08—30]f本文编辑首丽稍‘j234567

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