中国全科医学 ›› 2023, Vol. 26 ›› Issue (03): 293-303.DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2022.0558
所属专题: 呼吸疾病文章合辑
郭栋伟1, 张鹏飞1,*(), 任明君2, 廖丽君1, 黄茹妍2, 罗湘蓉2
收稿日期:
2022-07-26
修回日期:
2022-08-22
出版日期:
2023-01-20
发布日期:
2022-09-30
通讯作者:
张鹏飞
基金资助:
GUO Dongwei1, ZHANG Pengfei1,*(), REN Mingjun2, LIAO Lijun1, HUANG Ruyan2, LUO Xiangrong2
Received:
2022-07-26
Revised:
2022-08-22
Published:
2023-01-20
Online:
2022-09-30
Contact:
ZHANG Pengfei
About author:
摘要: 背景 银杏叶提取物(GBE)能抑制慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠气道及全身炎性反应,改善气道重塑,但其具体作用机制尚不清楚。 目的 探讨GBE通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路调控肺泡巨噬细胞自噬防治COPD的作用机制。 方法 于2020年11月至2022年3月,选取90只SPF级雄性Wistar大鼠随机分为正常对照组、COPD模型组、GBE组、比卡鲁胺组、雷帕霉素组、Taselisib组,每组15只。正常对照组第1 、14天向气管内注入0.9%氯化钠溶液,其余时间进行正常饲养。COPD模型组、GBE组、比卡鲁胺组、雷帕霉素组和Taselisib组采用香烟熏吸联合气管内注入脂多糖(LPS)的方法构建COPD大鼠模型。GBE组于实验的第15~28天腹腔注射舒血宁注射液,比卡鲁胺组、雷帕霉素组、Taselisib组于实验的第29~42天分别给予Akt抑制剂比卡鲁胺、mTOR抑制剂雷帕霉素、PI3K抑制剂Taselisib进行干预。HE染色观察各组大鼠肺泡病理改变及气道重塑情况;酶联免疫吸附法(ELISA)检测大鼠肺泡灌洗液(BALF)与血清白介素6(IL-6)和白介素-8(IL-8)水平;显微镜下计数各组大鼠肺泡巨噬细胞数量;透射电镜观察各组大鼠肺泡巨噬细胞的超微结构;蛋白免疫印迹法(WB)检测各组大鼠肺泡巨噬细胞自噬相关蛋白表达水平并计算微管相关蛋白轻链3(LC3)-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值。 结果 造模结束后各组大鼠数量为:正常对照组12只、COPD模型组11只、GBE组12只、比卡鲁胺组12只、雷帕霉素组12只、Taselisib组11只。HE染色结果显示,GBE组与各抑制剂组大鼠肺泡损伤程度较COPD模型组减轻;GBE组、比卡鲁胺组、雷帕霉素组、Taselisib组肺平均内衬间隔(MLI)与平均肺泡面积(MAA)小于COPD模型组,平均肺泡数(MAN)大于COPD模型组(P<0.05);GBE组、比卡鲁胺组、雷帕霉素组、Taselisib组支气管壁结构较COPD模型组完整。COPD模型组BALF与血清IL-6、IL-8水平高于其他各组(P<0.05)。正常对照组巨噬细胞数量低于其他各组(P<0.05),COPD模型组巨噬细胞数量高于其他各组(P<0.05)。透射电镜观察显示GBE组、比卡鲁胺组、雷帕霉素组、Taselisib组肺泡巨噬细胞的自噬溶酶体较COPD模型组多。正常对照组的PI3Kp110α、Akt、p-Ak、mTOR、p-mTOR表达水平高于其他各组,LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值低于其他各组(P<0.05);COPD模型组与GBE组、比卡鲁胺组、雷帕霉素组、Taselisib组比较,PI3Kp110α、Akt、p-Akt、mTOR、p-mTOR表达水平升高,LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值降低(P<0.05)。 结论 GBE能通过调控PI3K/Akt/mTOR信号通路,维持COPD大鼠肺泡巨噬细胞的自噬功能,减轻巨噬细胞浸润,抑制炎性反应及肺泡破坏,改善气道重塑。
图1 各组大鼠肺泡病理改变(200×)注:A为正常对照组,B为COPD模型组,C为GBE组,D为比卡鲁胺组,E为雷帕霉素组,F为Taselisib组
Figure 1 Pathological changes of alveoli in rats of normal control,COPD model,GBE,bicalutamide,rapamycin and taselisib groups
组别 | 只数 | MLI(μm) | MAN(个/mm2) | MAA(μm2) |
---|---|---|---|---|
正常对照组 | 12 | 47.59±4.74 | 206.91±31.14 | 4 573.30±789.90 |
COPD模型组 | 11 | 123.01±21.94a | 85.36±14.73a | 11 512.17±3 579.00a |
GBE组 | 12 | 73.58±8.23ab | 131.37±19.26ab | 7 124.91±1 748.43ab |
比卡鲁胺组 | 12 | 78.16±8.54ab | 135.78±20.68ab | 7 272.16±1 450.47ab |
雷帕霉素组 | 12 | 80.75±14.69ab | 134.38±28.50ab | 7 879.51±2 038.87ab |
Taselisib组 | 11 | 75.01±8.37ab | 149.44±19.83ab | 6 720.84±1 028.26ab |
F值 | 44.564 | 33.002 | 14.992 | |
P值 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
表1 各组大鼠MLI、MAN、MAA的比较(±s)
Table 1 Comparison of mean linear intercept,mean alveolar area and mean alveolar number in rats of six groups
组别 | 只数 | MLI(μm) | MAN(个/mm2) | MAA(μm2) |
---|---|---|---|---|
正常对照组 | 12 | 47.59±4.74 | 206.91±31.14 | 4 573.30±789.90 |
COPD模型组 | 11 | 123.01±21.94a | 85.36±14.73a | 11 512.17±3 579.00a |
GBE组 | 12 | 73.58±8.23ab | 131.37±19.26ab | 7 124.91±1 748.43ab |
比卡鲁胺组 | 12 | 78.16±8.54ab | 135.78±20.68ab | 7 272.16±1 450.47ab |
雷帕霉素组 | 12 | 80.75±14.69ab | 134.38±28.50ab | 7 879.51±2 038.87ab |
Taselisib组 | 11 | 75.01±8.37ab | 149.44±19.83ab | 6 720.84±1 028.26ab |
F值 | 44.564 | 33.002 | 14.992 | |
P值 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
图2 各组大鼠气道重塑的比较(400×)注:A为正常对照组,B为COPD模型组,C为GBE组,D为比卡鲁胺组,E为雷帕霉素组,F为Taselisib组
Figure 2 Comparison of airway remodeling status in rats of normal control,COPD model,GBE,bicalutamide,rapamycin and taselisib groups
组别 | 只数 | IL-6 | IL-8 |
---|---|---|---|
正常对照组 | 12 | 28.52±4.10 | 36.29±4.41 |
COPD模型组 | 11 | 243.26±13.93a | 222.49±8.12a |
GBE组 | 12 | 34.39±2.01ab | 114.98±7.37ab |
比卡鲁胺组 | 12 | 20.58±2.83abc | 73.75±3.82abc |
雷帕霉素组 | 12 | 28.97±4.23bd | 101.42±7.27abcd |
Taselisib组 | 11 | 28.15±6.40bcd | 75.50±3.01abce |
F值 | 1 923.260 | 1 282.215 | |
P值 | <0.001 | <0.001 |
表2 各组大鼠BALF中IL-6、IL-8水平的比较(±s,pg/ml)
Table 2 Comparison of levels of IL-6 and IL-8 in alveolar lavage fluid in rats of six groups
组别 | 只数 | IL-6 | IL-8 |
---|---|---|---|
正常对照组 | 12 | 28.52±4.10 | 36.29±4.41 |
COPD模型组 | 11 | 243.26±13.93a | 222.49±8.12a |
GBE组 | 12 | 34.39±2.01ab | 114.98±7.37ab |
比卡鲁胺组 | 12 | 20.58±2.83abc | 73.75±3.82abc |
雷帕霉素组 | 12 | 28.97±4.23bd | 101.42±7.27abcd |
Taselisib组 | 11 | 28.15±6.40bcd | 75.50±3.01abce |
F值 | 1 923.260 | 1 282.215 | |
P值 | <0.001 | <0.001 |
组别 | 只数 | IL-6 | IL-8 |
---|---|---|---|
正常对照组 | 12 | 80.56±12.72 | 17.63±1.95 |
COPD模型组 | 11 | 242.43±74.86a | 85.79±17.19a |
GBE组 | 12 | 181.92±44.39ab | 67.57±11.83ab |
比卡鲁胺组 | 12 | 137.37±18.40abc | 45.16±2.69abc |
雷帕霉素组 | 12 | 59.49±13.63bcd | 65.20±4.39abd |
Taselisib组 | 11 | 162.26±54.13abe | 33.67±1.67abcde |
F值 | 29.251 | 94.826 | |
P值 | <0.001 | <0.001 |
表3 各组大鼠血清IL-6、IL-8水平比较(±s,pg/ml)
Table 3 Comparison of serum levels of IL-6 and IL-8 in the rats of six groups
组别 | 只数 | IL-6 | IL-8 |
---|---|---|---|
正常对照组 | 12 | 80.56±12.72 | 17.63±1.95 |
COPD模型组 | 11 | 242.43±74.86a | 85.79±17.19a |
GBE组 | 12 | 181.92±44.39ab | 67.57±11.83ab |
比卡鲁胺组 | 12 | 137.37±18.40abc | 45.16±2.69abc |
雷帕霉素组 | 12 | 59.49±13.63bcd | 65.20±4.39abd |
Taselisib组 | 11 | 162.26±54.13abe | 33.67±1.67abcde |
F值 | 29.251 | 94.826 | |
P值 | <0.001 | <0.001 |
组别 | 巨噬细胞数量(×106个/g) |
---|---|
正常对照组 | 1.35±0.09 |
COPD模型组 | 3.68±0.20a |
GBE组 | 2.51±0.14ab |
比卡鲁胺组 | 2.49±0.11ab |
雷帕霉素组 | 2.29±0.18ab |
Taselisib组 | 2.30±0.01ab |
F值 | 87.380 |
P值 | <0.001 |
表4 各组大鼠单位重量肺组织肺泡巨噬细胞数量的比较(±s,n=3)
Table 4 Comparison of the number of alveolar macrophages per unit weight in lung tissues of rats in six groups
组别 | 巨噬细胞数量(×106个/g) |
---|---|
正常对照组 | 1.35±0.09 |
COPD模型组 | 3.68±0.20a |
GBE组 | 2.51±0.14ab |
比卡鲁胺组 | 2.49±0.11ab |
雷帕霉素组 | 2.29±0.18ab |
Taselisib组 | 2.30±0.01ab |
F值 | 87.380 |
P值 | <0.001 |
图4 各组肺泡巨噬细胞透射电镜图(7 000×)注:A为正常对照组,B为COPD模型组,C为GBE组,D为比卡鲁胺组,E为雷帕霉素组,F为Taselisib组
Figure 4 Transmission electron micrographs of alveolar macrophages in normal control,COPD model,GBE,bicalutamide,rapamycin and taselisib groups
组别 | PI3Kp110α | Akt | p-Akt | mTOR | p-mTOR | LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ |
---|---|---|---|---|---|---|
正常对照组 | 1.11±0.23 | 0.98±0.11 | 0.55±0.02 | 0.77±0.12 | 0.47±0.02 | 1.02±0.01 |
COPD模型组 | 0.81±0.18a | 0.73±0.13a | 0.42±0.01a | 0.59±0.10a | 0.42±0.02a | 1.20±0.03a |
GBE组 | 0.51 ±0.15ab | 0.51±0.12ab | 0.23±0.10ab | 0.43±0.07ab | 0.37±0.02ab | 1.38±0.07ab |
比卡鲁胺组 | 0.48±0.17ab | 0.46±0.11ab | 0.11±0.06ab | 0.37±0.09ab | 0.36±0.02ab | 1.40±0.08ab |
雷帕霉素组 | 0.36±0.08ab | 0.34±0.09ab | 0.20±0.09ab | 0.31±0.07ab | 0.14±0.03abcd | 1.43±0.15ab |
Taselisib组 | 0.24±0.09ab | 0.19±0.06abcd | 0.22±0.11ab | 0.23±0.07abc | 0.33±0.02abce | 1.39±0.08ab |
F值 | 11.783 | 21.185 | 15.120 | 15.078 | 76.594 | 11.798 |
P值 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
表5 各组大鼠肺泡巨噬细胞中自噬相关蛋白表达水平比较(±s,n=3)
Table 5 Comparison of expression levels of autophagy-related proteins in alveolar macrophages of rats in six groups
组别 | PI3Kp110α | Akt | p-Akt | mTOR | p-mTOR | LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ |
---|---|---|---|---|---|---|
正常对照组 | 1.11±0.23 | 0.98±0.11 | 0.55±0.02 | 0.77±0.12 | 0.47±0.02 | 1.02±0.01 |
COPD模型组 | 0.81±0.18a | 0.73±0.13a | 0.42±0.01a | 0.59±0.10a | 0.42±0.02a | 1.20±0.03a |
GBE组 | 0.51 ±0.15ab | 0.51±0.12ab | 0.23±0.10ab | 0.43±0.07ab | 0.37±0.02ab | 1.38±0.07ab |
比卡鲁胺组 | 0.48±0.17ab | 0.46±0.11ab | 0.11±0.06ab | 0.37±0.09ab | 0.36±0.02ab | 1.40±0.08ab |
雷帕霉素组 | 0.36±0.08ab | 0.34±0.09ab | 0.20±0.09ab | 0.31±0.07ab | 0.14±0.03abcd | 1.43±0.15ab |
Taselisib组 | 0.24±0.09ab | 0.19±0.06abcd | 0.22±0.11ab | 0.23±0.07abc | 0.33±0.02abce | 1.39±0.08ab |
F值 | 11.783 | 21.185 | 15.120 | 15.078 | 76.594 | 11.798 |
P值 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
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