本文是一篇医学论文,笔者研究发现百草枯中毒致肺损伤及纤维化的机制非常复杂,其分子机制仍尚未完全阐明,治疗上仍是目前的难点和重点,临床实验还有待进一步发展和探索间充质干细胞主要通过旁分泌和调节免疫系统来减轻百草枯诱导的肺损伤。
一、材料与方法
(一)实验动物
清洁级雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,体重为250-300g,由辽宁长生生物技术有限公司提供,实验期间由动物实验中心动物房统一饲养。压缩圆柱状标准饲料喂养。饲养环境:温度20-25℃,湿度40-70%,光照与黑暗交替时间为12h:12h,SD大鼠正常饮食。实验前大鼠行1周适应性饲养。
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(二)主要实验试剂和实验器械仪器
1.主要试剂
二氯百草枯-(Sigma-Aldrich,美国)HE染色试剂盒-北京索莱宝科技有限公司MASSON染色试剂盒-北京索莱宝科技有限公司普鲁士蓝染色试剂盒-北京索莱宝科技有限公司RIPA裂解缓冲液-碧云天生物技术有限公司BCA蛋白检测试剂盒-碧云天生物技术有限公司蛋白上样Maker WB胶-上海雅酶生物医药科技有限公司PDVF膜-爱必信生物科技有限公司ACSL4抗体、GPX4抗体-武汉三鹰生物技术有限公司
2.主要实验器械及仪
超低温冰箱-中国海尔公司Western-blot电泳设备-美国bio-rad公司
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二、实验结果
(一)大鼠存活情况及一般情况
百草枯组大鼠于第六天和第十天分别死亡一只,存活率为66.67%,其余组大鼠均存活,存活率为100%。
空白对照组大鼠一般情况好,进食水正常,大小便正常,大鼠毛色光泽,呼吸均匀。行动敏捷,无其他不适反应。BMSCs对照组与正常大鼠无明显区别。百草枯组大鼠则出现精神萎靡,行动迟缓,呼吸困难,第三天最为明显,进食差,出现腹泻;可见大鼠形体消瘦,毛色发暗。BMSCs治疗组各种症状均轻于染毒组,中毒症状也出现较晚。
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(二)大鼠肺组织病理表现及损伤评
在造模14天后大鼠肺组织病理学检查(图3),HE染色结果表明,与空白对照组相比,BMSCs对照组大鼠肺组织结构完整,肺泡腔内未见充血,肺泡壁也未见增厚。百草枯组肺泡结果受损明显,肺间质和肺泡出现水肿和充血,肺泡腔塌陷,炎性细胞浸润。BMSCs治疗组相较于百草枯组,大鼠肺组织肺泡结构受损程度明显减轻,肺间质和肺泡出现水肿、出血的程度降低,炎性细胞浸润减少。MASSON染色结果示,空白对照组和BMSCs对照组未见明显胶原纤维沉积,百草枯组可见胶原纤维呈明显蓝色沉积,BMSCs治疗组较百草枯组胶原纤维沉积减少。同时肺损伤评分也能显示出骨髓间充质干细胞能够改善百草枯引起的肺组织损伤(p<0.05)。
医学论文参考
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实验结果.............................22
讨论..............................................28
结论...........................................29
三、讨论
百草枯中毒可引起的急性肺损伤或急性呼吸窘迫综合症,继发肺间质纤维化,死亡率高,多数患者为自杀。然而目前仍没有有效的治疗方法或特异性的解毒剂。既往研究表明,PQ中毒诱导肺损伤的机制是炎症细胞因子(IL-6、TNF-ɑ、IL-1β等)释放和ROS的大量积累等,其中包括了细胞死亡。PQ诱导肺损伤的主要形式一直以来被认为是细胞凋亡[27],然而,鉴于PQ诱导的肺损伤中存在大量ROS积累,可能还涉及除细胞凋亡以外的其他细胞死亡机制。其中,铁死亡作为一种铁依赖性、以脂质ROS积累为特征的新型程序性细胞死亡方式,值得特别关注。研究发现PQ中毒的发病机制将有助于了解PQ的毒性机制,并有助于开发有效的解毒疗法。Zuo等人证明了在PQ中毒诱导的帕金森疾病中发生了铁死亡[28],因此我们猜想铁死亡是其中一种。在本研究中,我们经查阅文献并进行了染毒剂量摸索,建立了百草枯腹腔注射引起肺损伤的动物模型,该模型显示了在PQ诱导的大鼠肺组织中发生了炎症性浸润、氧化应激、脂质过氧化和肺纤维化。
铁死亡不同于细胞凋亡和自噬,是由二价铁依赖性脂质过氧化作用触发,以铁离子异常聚集和有害自由基产生为特征,在机制上,真核细胞受到脂质过氧化物的持续攻击,它是在铁富集和ROS条件下细胞膜中含有多不饱和脂肪酸磷脂的磷脂过氧化产生的。如果不进行干预这些有毒的脂质过氧化物会累积致致死水平,破坏细胞膜的完整性,最终引发噬铁细胞死亡。铁死亡与多种疾病有关,包括非酒精性脂肪性肝炎[29]、神经退行性疾病[30]、急性肾损伤[31]、心脏损伤[32]等。研究表明,铁死亡是多种肺相关疾病的可能治疗靶点,如急性肺损伤[33-35]、肺纤维化[36][37]、肺部感染[38]、慢性阻塞性肺疾病[39]等。其中肺损伤及纤维化是一种严重的肺部疾病,主要特征是肺的慢性非特异性炎症和胶原蛋白的沉积,从而影响肺功能。takahashi等人研究发现[40],铁螯合剂可以减少香烟烟雾诱导的肺上皮细胞死亡,线粒体功能障碍和肺上皮细胞mtDNA的释放,此外还可以改善博莱霉素诱导的大鼠肺纤维化水平。进一步研究发现,特定的铁死亡抑制剂fer-1降低香烟烟雾提取物诱导的肺上皮细胞死亡率。蒋通过建立小鼠急性肺损伤模型,结果发现,fer-1通过抑制铁死亡减轻了肺上皮细胞损伤和肺通透性,其中抗氧化因子GSH含量和GPX4表达水平。
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四、结论
1)在百草枯中毒诱导的肺损伤过程中,发生了铁死亡。
2)骨髓间充质干细胞减轻了百草枯诱导的肺损伤且可能与促进了SLC7A11/GPX4信号的活化从而抑制铁死亡有关。
参考文献(略)