PM2.5对慢性阻塞性肺疾病模型大鼠气道重塑的影响及补肺益肾组分方的保护作用

摘要

目的观察PM2.5对慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型大鼠气道重塑的影响及补肺益肾组分方的保护作用与可能机制。方法72只SD大鼠随机分为空白组、PM2.5组、COPD组、PM2.5+COPD组、补肺益肾组分方组和氨茶碱组,每组12只。第1~8周,除空白组和PM2.5组外,其余各组给予香烟熏吸联合反复细菌感染制备COPD大鼠模型。第9~16周,除空白组和COPD组外,其余各组给予大气实时浓缩PM2.5全身暴露;同时,补肺益肾组分方组和氨茶碱组分别给予补肺益肾组分方6.48 mg/(kg·d)和氨茶碱混悬液54 mg/(kg·d)灌胃,其余各组给予生理盐水灌胃(雌鼠1.5 ml/只、雄鼠2 ml/只)。PM2.5末次暴露24 h内取材,观察肺组织病理形态和超微结构;采用免疫组化法检测肺组织碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、Ⅰ型胶原蛋白(COLⅠ),Ⅲ型胶原蛋白(COLⅢ)表达;采用ELISA法检测支气管-肺泡灌洗液中基质金属蛋白酶9(MMP-9)、基质金属蛋白酶12(MMP-12)和金属蛋白酶组织抑制因子1(TIMP-1)水平。结果与空白组比较,PM2.5组、COPD组和PM2.5+COPD组大鼠肺组织出现肺泡壁和支气管壁增厚、支气管狭窄、血管增生、炎症细胞浸润和Ⅱ型肺泡上皮结构破坏,且以PM2.5+COPD组尤为显著;与PM2.5+COPD组比较,补肺益肾组分方组和氨茶碱组以上肺组织病理损伤显著改善。与空白组比较,PM2.5组、COPD组和PM2.5+COPD组大鼠肺组织中bFGF、VEGF、α-SMA、COLⅠ、COLⅢ阳性表达,支气管-肺泡灌洗液中MMP-9和MMP-12均显著升高,TIMP-1显著降低(P<0.05或P<0.01);与PM2.5组或COPD组比较,PM2.5+COPD组bFGF、VEGF、α-SMA、COLⅠ、COLⅢ和MMP-9、MMP-12显著升高,TIMP-1显著降低(P<0.05或P<0.01);与PM2.5+COPD组比较,补肺益肾组分方组和氨茶碱组bFGF、VEGF、α-SMA、COLⅠ、MMP-9、MMP-12显著降低,TIMP-1显著升高,补肺益肾组分方组COLⅢ显著降低(P<0.05或P<0.01)。结论PM2.5暴露显著加重COPD模型大鼠气道重塑,补肺益肾组分方可以延缓PM2.5暴露环境下COPD气道重塑进程,其机制可能与抑制胶原沉积、改善蛋白酶/抗蛋白酶失衡等相关。