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研究背景: 支气管肺发育不良(Bronchopulmonarydysplasia,BPD)是早产儿呼吸系统常见疾病,严重影响早产儿预后和生存质量。近年来,随着围产医学的快速发展,尤其是新生儿救治技术水平的提高,早产儿生存率明显提高,但BPD发病率并未下降。生后多种不利因素作用于早产儿不成熟肺部导致的持续炎症反应是BPD发病的关键因素。宫内感染引发的炎症反应也可能是BPD发病的原因之一。尽管对BPD的关注和研究已近半个世纪,但依然缺乏有效的防治措施。近年来,干细胞治疗的不断深入,为BPD的防治带来了曙光。研究显示,间充质干细胞治疗可减轻肺炎性损伤,促进肺泡上皮细胞再生,重启停滞的肺泡发育,可能为BPD的防治带来了新的突破性的进展。同时也有研究指出间充质干细胞主要治疗机制源于其旁分泌机制,本研究就此展开了实验,通过MSCs及CM干预LPS致宫内感染肺损伤的动物实验,以期为BPD的治疗提供新的视角及实验依据。 目的: 1.构建宫内感染致新生大鼠肺损伤模型; 2.探讨人脐源间充质干细胞及其条件培养基对宫内感染致新生大鼠肺损伤的影响。 方法: 1.分组:孕龄20天SD大鼠16只,随机分为4组,每组4只。 NS组(对照组):孕鼠孕20、21天连续两天予腹腔注入生理盐水1ml,待母鼠分娩新生大鼠,生后3天(P3)腹腔注入0.1ml生理盐水。 LPS组(宫内感染组):孕鼠孕20、21天连续两天予腹腔注入2.5mg/kg.dLPS溶液,所生大鼠第3天时腹腔注射0.1ml生理盐水。 MSCs组(细胞干预组):孕鼠孕20、21天连续两天予腹腔注入2.5mg/kg.dLPS溶液,所生大鼠第3天时腹腔注射第5代人脐源性间充质干细胞1×10^6cells约0.1ml。 CM组(条件培养基干预组):孕鼠孕20、21天连续两天予腹腔注入2.5mg/kg.dLPS溶液,所生大鼠第3天时腹腔注射0.1ml第5代人脐源性间充质干细胞的条件培养基。 2.用GFP转染MSCs并于显微镜下观察MSCs的体内示踪。 3.新生大鼠肺部CT影像学分析,并于P7、P14、P21天3个时间处死,留取肺标本,观察辐射状肺泡计数、形态学变化、蛋白质印记技术检测肺组织中VEGF的表达及肺组织中NF-κBp65进行免疫组化检测。同时留取血液标本,LuminexxMAP液相芯片技术检测血清中IL-6、IL-10、TNF-α变化。进行差异性分析。 结果: 1.一般情况 NS组(阴性对照组)孕第22天(足孕龄)分娩52(52/54)只新生鼠。LPS组(宫内感染组)共分娩足孕龄新生鼠49(49/51)只,MSCs组(细胞干预组)分娩足孕龄新生鼠51(51/52)只,CM组(条件培养基干预组)分娩足孕龄新生鼠48(48/48)只。宫内感染组孕鼠无死亡,所分娩的新生大鼠不同程度的出现全身皮肤青紫、活动度下降及体重轻等。四组新生大鼠均仅有少数死亡,四组死亡率差异无统计学意义(P>0.05)。 2.4组新生大鼠体重、肺重、肺重/体重变化 体重:LPS组P1、P7、P14、P21体重较NS组减轻;MSCs组P7、P14、P21体重较LPS组增加;CM组P7、P14体重较LPS组增加,差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组与CM组、MSCs与NS组比较无统计学差异(P>0.05)。 肺重:LPS组P1、P14、P21肺重较NS组减轻;MSCs、CM组P14、P21体重肺LPS组增加差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组与CM组、MSCs与NS组、CM组与NS组比较均无统计学差异(P>0.05)。 肺重/体重:LPS组肺重/体重P7较NS组降低;CM组P21较LPS组升高。差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组与CM组、MSCs与NS组、CM组与NS组比较均无统计学差异。 3.P3腹腔注射GFP标记的MSCs,P7解剖,免疫荧光检测肺组织GFP的表达,可见SD新生大鼠肺组织内绿色荧光。提示:间充质干细胞可迁徙归巢致受损的肺组织。 4.各组新生大鼠生后各时间点均未见明显肺水肿及肺实质纤维化病变;NS组肺组织结构完整,肺泡扩张均匀,肺泡间隔未见明显增厚,间隔内极少量炎细胞浸润,肺泡腔清晰。LPS组较NS组肺泡数目减少,肺泡体积增大,肺泡隔减少,部分肺泡隔增厚,间隔内炎细胞浸润。MSCs组及CM组较LPS组肺泡数目增多,肺泡体积扩张均匀,肺泡隔增多,间隔内少量炎细胞浸润。损伤程度较LPS组减轻。 5.LPS组新生大鼠生后P7、P14、P21肺组织RAC均较LPS组减少,差异有统计学意义(p<0.05)。MSCs组P14RAC较LPS组增加,CM组P14、P21RAC较LPS增加,差异有统计学意义(p<0.05)。MSCs组与CM组、MSCs与NS组、CM组与NS组比较均无统计学差异。 6.宫内感染后,LPSP14、P21肺组织VEGF蛋白表达量均较NS组减少,差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组及CM组新生大鼠生后P7、P14、P21较LPS组增加,差异有统计学意义(P<0.05) 7.将4组新生大鼠3个时间点的肺组织VEGF蛋白表达水平与辐射状肺泡计数进行相关性分析:r=0.944,P<0.001,提示VEGF与RAC高度正相关,有统计学意义。 8.4组新生鼠血清IL-10、IL-6、TNF-α变化: IL-10:LPS组P7血清中IL-10较NS组降低;MSCs组、CM组P7较LPS组升高,LPS组P21血清中IL-10较NS组升高;MSCs组、CM组P21较LPS组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组与CM组比较无统计学差异(P>0.05)。 IL-6:NS组各时间点血清中IL-6较LPS组降低;MSCs组、CM组P7、P21较NS组升高,P14、P21较LPS组降低;差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组与CM组比较、NS组与CM组比较、MSCs组与NS组无统计学差异(P>0.05)。 TNF-α:LPS组各时间点血清中TNF-α较NS组升高;MSCs组、CM组P14较LPS组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。MSCs组与CM组比较、NS组与CM组比较、MSCs组与NS组无统计学差异(P>0.05)。 9.宫内感染后,LPS组较NS组新生大鼠生后P7、P14、P21肺组织中NF-κBp65表达明显增多,差异有统计学意义(p<0.05)。MSCs组、CM组较NS组新生大鼠生后P7、P14、P21肺组织中NF-κBp65表达增多,但差异无统计学意义(p>0.05)。MSCs组与LPS组相比各时间点肺组织中NF-κBp65表达明显增多;CM组较LPS组P21NF-κBp65表达明显增多,差异有统计学意义(P<0.05)。而MSCs组与CM组比较,差异无统计学意义(P>0.05) 结论: 1.通过孕20、21天大鼠腹腔注射LPS能够成功构建宫内感染致新生大鼠肺损伤模型,导致新生大鼠体重、肺重下降;肺泡数目减少、体积增大、肺泡隔减少表现,并且CT影像学显示存在散在毛玻璃样提示宫内感染可使新生大鼠肺泡发育抑制,导致了类似BPD的病理变化。 2.间充质干细胞可迁徙归巢致受损的肺组织处。 3.宫内感染后,新生大鼠血清中IL-6浓度增加,IL-10浓度下降,NF-ΚbP65下降,VEGF相对表达量下降,提示在宫内感染致新生大鼠炎症细胞因子发生变化,促炎因子表达量增加,抑炎因子表达量下降。 4.宫内感染后予MSCs干预,可降低新生大鼠肺组织中IL-6表达,提高IL-10及VEGF的表达,提示MSCs干预对宫内感染致新生大鼠肺损伤具有一定保护作用 5.宫内感染后予CM干预,可降低新生大鼠肺组织中IL-6表达,提高IL-10及VEGF的表达,提示CM干预对宫内感染致新生大鼠肺损伤具有一定保护作用 6.宫内感染后予以MSCs及CM干预对于新生大鼠生作用效果相似。