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研究背景: 百草枯(Paraquat,PQ)是农业中常用的一种非选择性的速效触灭型除草剂。急性PQ中毒可引起多脏器功能损害,其中以肺的损害最为常见和突出,中毒早期可出现弥漫性炎症细胞浸润、肺泡上皮细胞受损、充血水肿,甚至肺泡内出血等急性表现,后期可出现不可逆的肺纤维化,严重影响患者的存活率和生存质量。目前对于急性PQ中毒的救治尚无特效解毒药,仅能通过早期一般的中毒治疗措施、血液净化以及免疫抑制剂、激素和对症支持等予以救治,故PQ中毒的死亡率占急性中毒死亡率的绝大部分。因此,探寻急性PQ中毒导致的肺纤维化的新的治疗方法成为急性中毒救治十分有意义的研究方向。 干细胞具有自我更新、多向分化及移植体内后有分泌、趋化等特性,正是利用干细胞以上这些特性,将干细胞移植入体内已成为目前一项很有发展前景的细胞治疗技术,并已逐步应用于各种损伤性肺疾病的研究中,如博来霉素、LPS诱导的肺损伤动物模型,以期能阻止各类肺疾病的进一步发展,因此也提示了骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)移植在PQ中毒治疗中可能具有一定的应用前景。 研究目的: 观察外源性骨髓间充质干细胞移植对大鼠急性PQ中毒导致的肺纤维化是否有改善作用及其可能的机制。 研究方法: 1、大鼠BMSCs的分离、培养及鉴定 取SD大鼠体重100g-120g,无菌条件下分离双下肢,DMEM/F12培养液冲洗骨髓腔,收集骨髓液,利用干细胞贴壁的特性分离并纯化大鼠 BMSCs,传至第三代镜下观察 BMSCs,可见细胞呈梭形,成纤维细胞样形态、大小均一、漩涡状排列生长;并取第三代BMSCs通过流式细胞仪检测细胞表型。 2、BMSCs对PQ中毒导致的肺纤维化的影响及机制 取SD雄性大鼠,共27只,随机分成3组,A组:(空白对照组),B组:(PQ+PBS组),C组:(PQ+BMSCs组),其中B组、C组均以120mg/kg的PQ溶液予以一次性灌胃染毒,染毒后6h C组大鼠予以尾静脉注入BMSCs1×106个/ml,而B组大鼠则予以注入相应剂量的PBS。观察各组大鼠的一般情况,于染毒后第7天、14天、28天处死未死亡的大鼠,取左下肺组织,行HE和Masson染色观察各组肺组织的病理改变情况,根据Szapiel肺泡炎和肺纤维化的分级法进行肺纤维化评分,并行免疫组织化学检测肺组织中TGF-β1及HGF的表达情况;取右下肺,检测HYP对比各组肺组织中含量的变化情况。 结果: 1、大鼠BMSCs的分离、培养及鉴定 大鼠BMSCs分离、培养结果,镜下可见第6-9天后细胞分裂增殖明显,细胞呈梭形,细胞群呈“旋涡样”紧密排列,第9-11天左右细胞可逐渐融合呈单层,铺满瓶底。第三代BMSCs通过流式细胞仪检测细胞表型,结果显示细胞均表达CD29、CD90抗原分子,不表达CD45、CD11b抗原分子。说明利用全骨髓贴壁分离法可以获得足够数量的、高纯度的、生长旺盛的大鼠BMSCs。 2、BMSCs对PQ中毒导致的肺纤维化的影响及机制 本实验结果显示C组的大鼠肺纤维化程度在各个时间点较B组明显减轻。C组肺纤维化评分、HYP含量均低于B组,免疫组织化学结果显示B组、C组各时间点肺组织表达的TGF-β1含量均较A组增高,且第7天表达含量最高,此后逐渐减低,但仍高于A组,其中C组的含量相比B组较低,差异有统计学意义;B组、C组HGF的表达含量随着时间的延长逐渐增高,到28天达到最高峰,其中C组在各时间点的表达含量均较A组和B组增高,差异有统计学意义。 结论: 1、通过全骨髓贴壁法可成功分离、纯化大鼠BMSCs,获得活性高、纯度高的符合移植治疗需要的干细胞。 2、外源性BMSCs移植对PQ诱导的肺纤维化程度有一定的抑制作用,可能与其上调了HGF表达、下调了TGF-β1的表达有关。