慢性阻塞性肺病及呼吸机相关性肺损伤新动物模型的建立和相关实验研究

论文摘要

慢性阻塞性肺病是临床状况复杂,具有多种特征的疾病,与肺部对有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有关。共同病理生理特征是“气流受限,不完全可逆”,即气道壁纤维结缔组织和平滑肌增生、管腔狭窄,气道重塑是气道阻塞等主要病理表现[1]。在临床治疗中,机械通气是慢性阻塞性肺疾病危重患者救治不可缺少的呼吸支持技术,但呼吸机使用不当可引起呼吸机相关性肺损伤,可进一步加重患者肺脏的病理和功能损害,甚至导致死亡[2]。呼吸机相关性肺损伤的发病机制非常复杂,表现多样,已成为慢性阻塞性肺疾病治疗中机械通气领域研究的热点问题[3]。慢性阻塞性肺病和呼吸机相关性肺损伤的动物模型的建立对研究此类疾病的发病机制、诊断和治疗有重要意义。但关于小动物慢性阻塞性肺病模型和呼吸机相关性肺损伤模型的建立国内外尚少见报道。鼠是最有代表性的动物种类,与人基因极为相似,是提供于实验操控基因表达的最有利的动物。因此,有必要通过构建动物模型对此类疾病的诱发因素、发病机制等进行进一步研究。本研究中采用目前文献报道的新型方法建立了慢性阻塞性肺病及呼吸机相关性肺损伤的动物模型大鼠模型,并进行方法比较评估以及肺功能及肺组织病理学的变化评估,为慢性阻塞性肺病和呼吸机相关性肺损伤的实验研究和临床治疗奠定研究基础和提供依据。实验分为以下几部分:1.慢性阻塞性肺病大鼠模型的两组模型建立和比较评估模型建立:分别采用单纯被动吸烟（单一组）和被动吸烟与细菌内毒素（LPS）气管注入的复合方法（复合组）制造大鼠COPD模型,运用HE染色及半定量图像分析法对比研究两组模型肺组织及小支气管的病理形态学改变。结果显示,建立的COPD大鼠模型均符合人类COPD的病理形态学特点;复合组的气道慢性炎症、重塑改变及气流阻塞情况均较单一组严重;单一组、复合组模型各时间段管壁及平滑肌层均较正常对照组显著增厚（P<0.01）,第20天时复合组管壁及平滑肌层均较单一组显著增厚（P<0.01）,而第40天及60天时复合组仅管壁较单一组显著增厚（P<0.01）。2.慢性阻塞性肺病大鼠模型的肺功能及肺组织病理学变化评估采用被动吸烟法建立COPD大鼠模型,随机分为被动吸烟4周组、6周组、8周组和对照组,分别测定和评估不同时间段的各组大鼠模型的肺功能和气道肺组织的病理变化。结果:6周组及8周组大鼠模型的呼气峰流速（PEF）显著降低、气道内压上升坡度（IP-slope）显著增高,与对照组比较P<0.01。以PEF值小于对照组的大鼠80%PEF值为存在气流受限的界线,则4周组、6周组、8周组出现气流受限的鼠分别为0只（0）、6只（75%）及8只（100%）,6周组及8周组的大鼠气流受限发生率显著高于4周组（P<0.01）。8周组大鼠出现明显气道壁增厚、气道狭窄及显著肺气肿改变,其气道壁炎细胞浸润、杯状细胞化生、气道壁坏死糜烂、纤维结缔组织及平滑肌增生等评分均显著高于对照组（P<0.01）,气道坏死糜烂、小气道阻塞发生率及气道平滑肌增生等指标显著高于6周组（P<0.01）。6周组中有6只大鼠出现气道狭窄及肺气肿改变,气道壁炎细胞浸润、杯状细胞化生、气道壁坏死糜烂、纤维结缔组织及平滑肌增生等评分均显著高于对照组（P<0.01）。6周组及8周组大鼠PEF值与气道壁纤维组织和平滑肌增生呈显著负相关（P<0.05）;而4周组大鼠未出现典型肺气肿及气道狭窄。3.呼吸机相关性肺损伤的模型建立以及病理学变化的观察模型建立:将80只SD大鼠随机分成对照组、常规潮气量组（潮气量=10 ml/kg）、通气过度小潮气量（潮气量=20ml/kg）组和通气过度大潮气量（潮气量=40ml/kg）组。除对照组外,其余各组大鼠均行机械通气。大鼠处死后分别在肉眼和光镜下观察各组肺组织的病理学改变,测定肺湿/干重比值。结果显示,常规潮气量组中,大鼠的肺组织在肉眼和光镜下观察与对照组相比较均无明显差别;过度通气小潮气量组在光镜下可见肺间质水肿及炎性细胞浸润;过度通气大潮气量组大鼠的肺组织有明显的损伤表现。肺湿/干重比值测定结果显示,过度通气大潮气量组和小潮气量组的肺湿/干重比值与对照组和常规潮气量组相比较均有显著性差异（均P<0.05）;常规潮气量组与对照组织之间的差异无显著性（P>0.05）。综上所述,慢性阻塞性肺病及呼吸机相关性肺损伤的大鼠模型的建立具有可行性。动态观察用不同方法建立的两种实验性大鼠慢性阻塞性肺疾病（COPD）模型后可知,COPD模型的形成是由于慢性气道炎症的反复刺激引起管壁纤维性增生增厚及平滑肌层增厚,即气道重塑,最终导致气流受限;复合组COPD模型的气道炎症及气道重塑均较单一组COPD模型显著。而且,COPD的形成与吸烟时间有关,在吸烟量相同条件下,吸烟时间越长,气道和肺组织病变越重,气流受限的发生率越高。通过建立呼吸机相关性肺损伤的大鼠模型并间性病理学观察,我们发现呼吸机相关性肺损伤的发生与机械通气的过度通气潮气量大小有密切关系,而常规潮气量通气对正常肺组织结构无明显影响。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 慢性阻塞性肺病及呼吸机相关性肺损伤新动物模型的建立和相关实验研究
• 实验一 慢性阻塞性肺病大鼠模型的建立和比较评估
• 1 材料
• 2 方法
• 2.1 实验动物
• 2.2 大鼠COPD模型的建立
• 2.3 病理标本采取
• 2.4 支气管形态学测量
• 2.5 统计学分析
• ３结果
• 3.1 COPD大鼠模型肉眼观察
• 3.2 病理形态学观察
• 3.3 COPD大鼠模型支气管形态学测量
• 3.4 相关性分析
• 4 讨论
• 实验二 慢性阻塞性肺病大鼠模型的肺功能及肺组织病理学变化评估
• 1 材料
• 2 方法
• 2.1 动物分组及处理
• 2.2 肺功能检测
• 2.3 病理学观察
• 2.4 统计学分析
• 3 结果
• 3.1 肺功能结果
• 3.2 组织病理观察
• 3.3 PEF与气道病理计分的相关性
• 4 讨论
• 实验三 呼吸机相关性肺损伤的模型建立以及病理学变化的观察
• 1 材料
• 2 方法
• 2.1 观测指标
• 2.2 统计分析
• ３结果
• 3.1 血流动力学改变
• 3.2 肺组织病理改变
• 3.3 各组肺损伤评分及湿/干比值
• 3.4 BALF中WBC计数、LDH及Tp含量的变化
• ４讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 个人简历和研究成果
• 致谢