金水尘肺方抑制TGF-β1/Smad3活化改善矽肺大鼠肺纤维化

目的基于TGF-β1/Smad3通路探讨金水尘肺方改善SiO_(2)诱导矽肺模型大鼠肺部病变作用及其机制。方法32只SPF级雄性SD大鼠随机分为正常组、模型组、汉防己甲素组(27 mg·kg^(-1)·d^(-1))、金水尘肺方组(9.72 g·kg^(-1)·d^(-1))。采用一次性非暴露式气管滴注二氧化硅(SiO_(2))混悬液(250 mg·kg^(-1))制备矽肺模型大鼠;于造模后第15~28天给予相应药物灌胃。第29天检测大鼠肺功能用力肺活量(FVC)、最大呼气中期流量(MMEF)、静态肺顺应性(Cchord)以及动态肺顺应性(Cydn)变化。HE染色和Masson染色观察肺组织病理改变;酶联免疫吸附实验检测肺组织肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)、IL-6水平;免疫荧光组织化学法检测肺组织CD45、Ⅰ型胶原蛋白(COLⅠ)表达;免疫组织化学法检测COLⅠ、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、转化生长因子-β1(TGF-β1)和p-Smad3表达;蛋白免疫印迹法检测α-SMA、TGF-β1、纤维连接蛋白(FN)和p-Smad3蛋白表达。结果与正常组比较,模型组大鼠肺泡断裂融合,纤维结节包裹SiO_(2)颗粒呈肉芽肿改变;肺功能FVC、MMEF、Cchord和Cydn显著降低(P<0.01),肺组织TNF-α、IL-1β、IL-6水平显著升高(P<0.05,P<0.01),肺组织CD45、COLⅠ双阳性细胞增多,肺组织COLⅠ、α-SMA、FN、TGF-β1、p-Smad3蛋白表达显著升高(P<0.05,P<0.01)。与模型组比较,金水尘肺方组和汉防己甲素组肺组织病理形态有所改善,肺功能FVC、MMEF、Cchord和Cydn显著升高(P<0.05,P<0.01),肺组织TNF-α、IL-1β、IL-6水平显著降低(P<0.05,P<0.01),肺组织CD45、COLⅠ双阳性细胞减少,肺组织COLⅠ、α-SMA、FN、TGF-β1、p-Smad3蛋白表达显著降低(P<0.05,P<0.01)。其中金水尘肺方组Cydn较汉防己甲素组显著升高(P<0.01),TGF-β1、p-Smad3的表达较汉防己甲素组显著降低(P<0.01)。结论金水尘肺方可以改善SiO_(2)诱导的矽肺模型大鼠肺纤维化,其机制可能与抑制TGF-β1/Smad3通路有关。

基于代谢组学探讨金水尘肺方改善二氧化硅诱导大鼠矽肺肺纤维化的作用机制研究

目的从内源性代谢物变化途径探讨金水尘肺方改善二氧化硅(SiO_(2))诱导的矽肺纤维化的作用机制.方法将32只SPF级雄性SD大鼠按随机数字表法分为正常对照组、模型组、金水尘肺方组(9.72 g·kg^(-1)·d^(-1))、汉防己甲素组(27 mg·kg^(-1)·d^(-1)).采用一次性非暴露式气管滴注SiO_(2)混悬液(250 mg/kg)的方法制备矽肺模型大鼠;制模后5~8周给予相应药物灌胃.第8周末,检测各组大鼠用力肺活量(FVC)、潮气量(TV)以及肺动态顺应性(Cydn)的变化;采用苏木素-伊红(HE)染色、马松(Masson)染色观察各组肺组织病理学改变,并采用Szapiel评分标准和Ashcroft评分标准评价病灶肺泡炎、纤维化程度;采用免疫组化法检测Ⅰ型胶原蛋白(COLⅠ)、Ⅲ型胶原蛋白(COLⅢ)的阳性染色;采用蛋白质免疫印迹试验(Western blotting)检测肺组织转化生长因子-β1(TGF-β1)、纤维连接蛋白(FN)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的蛋白表达水平.进一步采用超高压液相色谱串联四级杆飞行时间质谱联用(UPLC-Q-TOF-MS)技术对大鼠血清样本进行差异代谢物筛选,并基于代谢分析网站MetaboAnalyst 5.0进行通路分析.结果与正常对照组比较,模型组大鼠肺组织出现明显病理学损伤,表现为肺泡结构完整性被破坏,纤维结节包裹SiO_(2)颗粒,肺泡炎评分和肺纤维化评分均明显升高[肺泡炎评分(分):2.62±0.27比0.20±0.15,肺纤维化评分(分):5.42±0.66比0.50±0.84,均P<0.01],肺功能指标Cydn、FVC和TV均明显降低[Cdyn(mL/cmH_(2)O):0.26±0.03比0.33±0.03,FVC(mL):8.09±0.47比10.99±0.38,TV(mL):1.95±0.19比2.53±0.26,均P<0.01];肺组织COLⅠ、COLⅢ阳性染色和α-SMA、FN、TGF-β1的蛋白表达水平均明显升高[COLⅠ(A值):13.47±1.76比5.77±0.45,COLⅢ(A值):10.39±0.47比6.19±0.77,FN蛋白表达(FN/GAPDH):0.33±0.02比0.21±0.07,α-SMA蛋白表达(α-SMA/GAPDH):1.78±0.16比1.11±0.24,TGF-β1蛋白表达(TGF-β1/GAPDH):0.52±0.10比0.11±0.46,均P<0.01].与模型组比较,金水尘肺方组和汉防己甲素组肺组织病理形态明显改善,肺泡炎和肺纤维化评分明显降低[肺泡炎评分(分):1.10±0.15、1.33±0.31比2.62±0.27,肺纤维化评分(分):3.50±0.45、4.33±0.98比5.42±0.66,均P<0.01];肺功能指标Cydn、FVC、TV均明显升高[Cdyn(mL/cmH_(2)O):0.32±0.05、0.31±0.04比0.26±0.03,FVC(mL):9.41±0.85、8.70±0.92比8.09±0.47,TV(mL):2.70±0.19、2.27±0.15比1.95±0.19,均P<0.05];肺组织COLⅠ、COLⅢ阳性染色和FN、α-SMA、TGF-β1蛋白表达均明显降低[COLⅠ(A值):7.09±0.67、8.13±0.64比13.47±1.76,COLⅢ(A值):8.19±0.66、8.52±0.22比10.39±0.47,FN蛋白表达(FN/GAPDH):0.19±0.06、0.24±0.03比0.33±0.02,α-SMA蛋白表达(α-SMA/GAPDH):0.89±0.41、0.88±0.08比1.78±0.16,TGF-β1蛋白表达(TGF-β1/GAPDH):0.04±0.03、0.06±0.01比0.52±0.10,均P<0.05].代谢组学分析显示,正常对照组、模型组、金水尘肺方组之间鉴定的主要差异代谢物共有10种,包括花生四烯酸、棕榈酸、吲哚-3-乙酸、丙酰肉碱、(S)-4-羟基扁桃腈、萘啶酮酸、苯佐卡因、芦竹碱、4-乙基苯酚、N-苄基甲酰胺.金水尘肺方可回调矽肺大鼠的部分异常代谢,包括不饱和脂肪酸的生物合成、花生四烯酸代谢、色氨酸代谢、脂肪酸伸长率、脂肪酸的降解与生物合成.结论金水尘肺方可以有效改善SiO_(2)诱导的矽肺纤维化,其作用机制主要与调节不饱和脂肪酸的生物合成、花生四烯酸代谢、色氨酸代谢、脂肪酸伸长率、脂肪酸的降解与生物合成有关.