正文 JNK與Smad信號通路在小鼠肺纖維化中相互作用的研究及對Ⅰ型膠原表達的影響(2 / 3)

1.3 組織指標測定

每組分別於造模後第7、14、28天隨機處死8隻小鼠,取肺組織病理切片行HE染色和Masson染色,觀察肺泡炎和纖維化程度;堿水解法檢測肺組織羥脯氨酸(HYP)含量;免疫組化法測定肺組織Ι型膠原、p-Smad3及p-JNK蛋白含量,各組進行對比。

1.4統計學方法

采用SPSS17.0軟件進行統計分析,計量資料以(x±s)表示。多組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD檢驗,P

2 結果

2.1 肺組織病理學改變

N組各時間點肺泡壁完整,肺泡腔大小均勻且無明顯滲出,偶可見少量炎細胞或成纖維細胞,支氣管壁完整;M組小鼠第7天出現明顯的肺泡炎,肺泡間隔增寬,肺泡間隔及肺泡腔內單核巨噬細胞增生,可見少量成纖維細胞增生,病灶內見肺泡萎縮,Masson染色藍染的膠原纖維表達量少;第14天炎症稍減輕,仍見少量炎症細胞的浸潤,包括少量中性粒細胞、單核巨噬細胞和淋巴細胞,可見成纖維細胞增多,肺泡間隔顯著增厚、增寬,肺泡壁、支氣管壁增厚,部分肺泡萎縮、閉合,Masson染色見藍染的膠原纖維表達量增多;第28天肺泡炎症程度明顯減輕,肺泡結構破壞嚴重,肺間質內見成纖維細胞大量增生,纖維化程度加重,Masson染色見藍染的膠原纖維表達增多。SB組、SP組鏡下觀察,各時間點炎症反應及纖維化程度均較M組減輕。

2.2肺組織羥脯氨酸含量的測定

N組羥脯氨酸有少量表達,其他各組羥脯氨酸的表達均隨時間延長而增加,第28天達高峰。第7天各組Hyp含量比較,差異有統計學意義,第14、28天M組、SB組、SP組較N組表達明顯增多,SB組、SP組較M組表達明顯減少,組間比較差異有統計學意義(P

2.3 肺組織p-JNK蛋白免疫組織化學結果

N組偶有少量陽性表達,主要見於肺泡上皮細胞及小氣道上皮細胞;M組主要見於支氣管上皮細胞、肺泡上皮細胞、血管內皮細胞、小氣道上皮細胞、平滑肌細胞、巨噬細胞及浸潤炎症細胞的胞漿、胞核,各時間點灰度值均較N組顯著降低,即p-JNK蛋白表達均較N組顯著增多,差異有統計學意義(P

2.4肺組織p-Smad蛋白免疫組織化學結果

N組偶有少量陽性表達,多見於肺泡上皮細胞及小氣道上皮細胞;M組多見於支氣管上皮細胞、肺泡上皮細胞、小氣道上皮細胞、平滑肌細胞、血管內皮細胞,巨噬細胞及浸潤炎症細胞的胞質、胞核陽性表達增多;各時間點p-Smad蛋白灰度值均較N組顯著降低,即p-Smad蛋白表達均較N組顯著增多,差異有統計學意義(P

2.5 肺組織Ⅰ型膠原免疫組織化學結果

N組各時間點呈弱陽性反應,主要分布於支氣管周圍、血管周圍及肺泡間隔處,灰度值最大(注:灰度值越大說明蛋白表達越少),即N組有少量I型膠原蛋白表達;其他三組第7天表達較N組分布明顯增加,但差異無統計學意義。第14、28天時在M組肺內分布迅速增加,呈條索狀、斑片狀分布,於肺泡間隔處增加最顯著,各時間點灰度值均較N組顯著降低,即M組各時間點I型膠原含量較N組顯著增加,差異有統計學意義(P

3 討論

肺纖維化(pulmonary fibrosis,PF)是一種原因不明的慢性間質性肺疾病,以成纖維細胞增生和ECM過度分泌為主要病理特征,ECM分泌大量膠原以進行性積聚的方式逐漸破壞正常肺組織結構,最終形成肺纖維化[3],其中FB轉化為肌成纖維細胞是這個過程中的關鍵,此後肌成纖維細胞能合成大量ECM,其主要成分為Ⅰ、Ⅲ型膠原,同時又能減少ECM的降解,使其發生過度沉積,導致肺纖維化的發生[4]。馬躍文[5]及Brown[6]等認為在纖維化的過程中,細胞外基質的主要成份Ⅳ、Ⅵ膠原等逐漸被Ⅰ、Ⅲ膠原和細胞纖連蛋白等取代,Ⅰ、Ⅲ膠原構成ECM的主要成份。在試驗中也發現,博萊黴素可誘導小鼠肺組織成纖維細胞增生,以Ⅰ型膠原增生為主,呈現時間遞增關係,第28天時達高峰,因此Ⅰ型膠原作為肺組織細胞中的主要膠原成分,成為評價博萊黴素肺纖維化模型的特異指標[7]。本實驗證明SB組、SP組ECM的I型膠原含量各時間點灰度值均較M組顯著減少;SB組I型膠原灰度值均較SP組顯著升高,Ⅰ型膠原蛋白分泌明顯減少,提示抑製這兩條通路均具有改善肺纖維化的作用。

轉化生長因子β1(transforming growth factor beta l,TGF-β1)目前被大多數學者認為是肺纖維化形成和發展的關鍵細胞因子[8,9],對ECM的生成和沉積起調節作用,還可促進成纖維細胞轉化為肌成纖維細胞,肌成纖維細胞是纖維化的主要成份,不僅增強膠原合成,且具有收縮性,使肺組織結構破壞[10-12]。TGF-β1通過多個信號通路發揮作用,Smad3是其下遊的重要信號分子之一,p-Smad3高表達與炎症纖維化的發展密切相關。TGF-β1表達上調,促進Smad3高表達,進而促進各種促炎因子分泌,加速炎症纖維化病變進程。本研究中M組Ⅰ膠原表達水平增高,膠原沉積明顯,與其相應的TGF-β1及其下遊的Smad3 mRNA表達水平增高;在特異性拮抗劑SB431542幹擾後,肺組織Smad3表達水平降低,Ⅰ膠原表達水平降低,膠原沉積減少,肺纖維化程度明顯降低。

JNK信號通路為TGF-β1下遊的另一重要信號轉導通路,TGF-β1誘導纖維母細胞增殖,轉化為肌成纖維細胞及ECM,如Ⅰ、Ⅲ型膠原、纖維連接蛋白(Fibronectin,FN)過度聚集的過程中起重要作用[13,14]。JNK的異常表達可影響TGF-β1的活性,進而改變纖維化的進程。本課題組前期研究曾提出,通過阻斷TGF-β介導的JNK信號轉導通路可以有效減輕肺纖維化的程度,本實驗也證明在JNK特異性拮抗劑SB600125幹擾後,小鼠肺組織p-JNK蛋白表達水平降低,Ⅰ型膠原表達水平降低,膠原沉積較M組減少,肺纖維化程度明顯降低。

JNK信號通路是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的重要一員,其作為TGF-β1下遊的重要信號通路,參與調控許多細胞增殖、分化與凋亡。在體外TGF-β介導的細胞轉錄過程,JNK與Smad信號傳導通路相互依賴[15],JNK可以通過磷酸化Smad3來增強Smad信號通路,同時,Smad通路通過增加JNK誘導的轉錄因子AP-1即c-jun的活性來增強JNK信號通路[16]。通過體外實驗研究表明:JNK信號通路在TGF-β誘導的鼠腹膜間皮細胞的上皮-間質轉化中發揮重要作用,可能是通過磷酸化Smad3實現的[17]。Velden JL研究表明[18],在體外實驗,JNK通過磷酸化Smad3和增強其轉錄活性來促進TGF-β誘導的EMT,同時,JNK1能調節Smad3/4複合物的核轉運並增強Smad3與Smad4之間的交互作用。本實驗表明,在小鼠肺纖維化過程中,阻斷JNK及Smad信號通路,對改善肺纖維化均有一定程度的作用,其中Ⅰ型膠原作為反映肺纖維化程度的主要指標,JNK較Smad信號通路灰度值稍高,表明Smad致纖維化程度較JNK通路明顯。