![[18F]FDG microPET在大鼠急性肺损伤中的应用及雷洛昔芬对其保护作用的研究](https://www.lw50.cn/thumb/9163dacc0386c04727dc41cc.webp)
论文摘要
急性肺损伤（acute lung injury,ALI）和急性呼吸窘迫综合征（acute respiratorydistress syndrome,ARDS）是由心源性以外各种肺内外致病因素所导致的急性、进行性缺氧性呼吸衰竭,是全身炎症反应综合征（systemic inflammatory responsesyndrome,SIRS）在肺部的表现。常见的原因包括脓毒症,肺炎,胃内容物误吸,胰腺炎,创伤,吸入伤以及药物过量等。大量中性粒细胞在肺内的过度聚集、大量炎症介质的产生以及肺泡上皮和肺泡内皮表面的过度损伤是其显著特点。ARDS是ALI的最严重阶段,其表现为胸片双肺浸润,肺动脉楔压＜18mmHg,并且没有左心房高压的表现,氧合指数（PaO2/FiO2）≤200 mmHg,而ALI的诊断标准的氧合指数≤300 mmHg,其余的标准与ARDS相同。ARDS和ALI常可引发多脏器功能失常综合征（Multiple organ dysfunction syndrome,MODS）,起病急,病情重,且多数病程较长,死亡率高,目前仍然维持在30-70%,成为临床各科医生迫切需要解决的难题。目前为止,虽然对ALI的发病机制有了深入的了解,治疗策略得到广泛的研究,但降低死亡率唯一有效的措施就是小潮气量（6ml/Kg）通气,药物治疗方面却收效甚微。基于上述原因,我们运用动物模型开展了药物对急性肺损伤保护作用的研究。尽管既往很多动物实验表明脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）和盐酸（hydrochloric acid,HCL）单一致伤因素都可以导致肺损伤,但是临床上ALI的发病复杂,其发生往往是多种致伤因素相互作用的结果,肺内直接病变如肺炎、胃酸返流及肺挫伤和肺外病变如感染、严重创伤等都是常见的相互影响因素。ALI的动物模型多种多样,目前没有一种动物模型可以作为研究ALI的“经典”模型样板,或金标准。有些学者认为二次打击模型较一次打击更接近临床上ALI病人的发病情况,主张二次打击造模,但是也有一些学者主张一次打击制造ALI模型,他们认为一次打击诱导的模型可重复性强,可迅速诱发临床症状并且节省费用开支等。基于此,本文第一部分对“一次打击”和“二次打击”进行深入的对比研究,并且应用18氟-氟脱氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose,FDG）小动物正电子断层扫描仪（micro positron emission tomography,microPET）对肺内的炎症反应进行评价,探讨“二次打击”和“一次打击”ALI模型的优劣。雷洛昔芬是一种非类固醇的选择性雌激素受体调节剂（selective estrogenreceptor modulator,SERM）,可选择性地激活或抑制不同组织中的雌激素受体（estrogen receptor,ER）ERα或ERβ,从而通过不同的信号途径,发挥不同的生物学效应。雷洛昔芬对骨骼表现为雌激素受体激动作用,对子宫和乳腺则表现为雌激素受体拮抗作用。临床上,雷洛昔芬在预防骨质疏松症中的疗效肯定,能上调骨组织中ERα基因及护骨素的表达,阻止IL-6,抑制核因子（nuclear factor kappa B,NF-κB）受体激动因子配体（receptor activator of nuclear factor kappa B ligand,RANKL）活性,并且抑制巨噬细胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor,M-CSF）的分化来发挥对骨质疏松症的预防作用。雷洛昔芬还能提高血中高密度脂蛋白（highdensity lipoprotein,HDL）浓度,降低低密度脂蛋白（low density lipoprotein,LDL）及总胆固醇（cholesterol total,CT）浓度,从而发挥对心血管系统的保护作用。另外,雷洛昔芬还具有抗炎作用,在LPS诱导的鼠类小神经胶质细胞的炎症反应中,雷洛昔芬通过抑制白细胞介素-6（imerleukin-6,IL-6）及NO的分泌来表现出抗炎作用,对角叉藻聚糖诱导的胸膜炎有明显的抗炎效果。并且,研究还发现,在骨髓瘤细胞中,雷洛昔芬能通过调节ERα与p65的相互作用,消除p65基因的绑定位点从而抑制NF-κB的活性。临床上,雷洛昔芬经胃肠道给药后可被迅速吸收,广泛分布于肝脏、肺脏、肾脏和血清中,并且,人体内雌激素受体分布范围广泛,ERα不论是在肺实质还是肺血管内都呈高表达,因此,我们推断,雷洛昔芬在肺组织也可通过与ERα相互作用,降低NF-κB的活性,减轻炎症反应来对ALI起到保护作用。目前,[18F]FDG PET在感染、炎症疾病中的应用日趋广泛,临床上可以应用[18F]FDG PET定位不明原因发热的部位,在ALI的研究中,[18F]FDG PET可以判断中性粒细胞动力学,评价肺内的炎症反应。本论文国内首次应用[18F]FDG microPET来判断ALI动物模型中肺内的炎症反应,以及评价药物的治疗效果,并对定量ALI时中性粒细胞的其它指标也进行深入的对比研究。本论文主要包括两部分内容:1)[18F]FDG microPET对脂多糖和盐酸二次打击所致大鼠急性肺损伤的评价;2)雷洛昔芬对大鼠急性肺损伤保护作用的研究。第一部分:[18F]FDG microPET对脂多糖和盐酸所致大鼠急性肺损伤的评价将33只SD雄性大鼠随机分为四组,分别为NS组（n=3）:生理盐水1ml/kg腹腔注射（intraperitoneal injection,IP）及16h后生理盐水0.5ml/kg气道内滴入（intratracheal,IT）;LPS组（n=10）:LPS 5mg/kg IP及16h后生理盐水0.5ml/kgIT;HCL组（n=10）:生理盐水1ml/kg IP及16h后HCL（PH=1.2,0.5ml/kg）IT;二次打击LPS-HCL组（n=10）:LPS 5mg/kg IP及16h后HCL（PH=1.2,0.5ml/kg）IT。在盐酸或生理盐水气道滴入前,所有大鼠戊巴比妥钠腹腔注射麻醉,行股动脉插管,连续监测平均动脉压（mean arterial pressure,MAP）,并于盐酸或生理盐水滴入后0.5h,1.5h及4h后抽血,查动脉血气分析,HCL IT后4小时行[18F]FDG micro PET胸部扫描,然后处死动物,取肺组织进行W/D测定和组织病理学观察。结果显示:1)血气分析:PO2整个试验过程中PO2在生理盐水对照组和LPS组中保持正常,但在HCL组和二次打击LPS-HCL组中PO2都显著降低,LPS-HCL组中平均PO2为58.67±7.77mmHg,而HCL组中为70.68±8.67mmHg,并且在试验结束时,HCL组PO2已上升到77.29±7.15mmHg,但在二次打击LPS-HCL组中仍维持在较低水平,为58.81±10.27 mmHg,两组比较有显著差异（P＜0.05）;PCO2PCO2在二次打击LPS-HCL组为52.14±13.86,显著高于HCL组41.17±9.18（P＜0.05）和LPS组（38.25±11.24）（P＜0.05）,PCO2在NS组为33.32±3.02;pH在LPS-HCL组整个试验过程中,动脉血pH都维持在正常以下,显著低于HCL组（P＜0.01）和NS组（P＜0.01）,但与LPS组相比,无显著差异（P＞0.05）;2)平均动脉压:气道内滴入盐酸或生理盐水前,平均动脉压在各组中都无差异,但是在滴入盐酸后,LPS-HCL组中MAP较其他三组显著降低,且差异有显著性,（P＜0.01）;3)microPET:感兴趣区（regions of interest,ROI）在右肺与右上肢肌肉之间的比值进行比较,LPS-HCL组中此比值为9.00±1.41,显著高于LPS组4.01±0.60（P＜0.01）和HCL组3.33±0.55（P＜0.01）;4)W/D W/D值在LPS-HCL组中为5.84±0.27,显著高于HCL组5.19±0.08（P＜0.01）和LPS组5.11±0.07（P＜0.01）。但在HCL组、LPS和NS组中两两比较都无显著性差异;5)病理评分:组织病理学检查发现在LPS组、HCL组和LPS-HCL组中都有不同程度的肺损伤,在三组中都可见到中性粒细胞浸润和出血,但是在LPS-HCL组中更为明显,透明膜在LPS组和LPS-HCL组中均较为常见,但在HCL组中却罕见,肺水肿和呼吸道上皮的坏死在HCL组和LPS—HCL组中常见,但在LPS组中轻微,总之,肺损伤病理评分在LPS-HCL组中为12.7±0.95,显著高于HCL组8.4±1.26（P＜0.01）和LPS组7.0±0.82（P＜0.01）。第二部分:雷洛昔芬对大鼠急性肺损伤保护作用的研究30只SD雄性大鼠,重量为180—210g,随机分为3组,Raloxifene-LPS-HCl组（n=10）,LPS-Raloxifene-HCl组（n=10）和placebo组（n=10）,所有大鼠腹腔注射5 mg/kg LPS,分别于LPS腹腔注射前1h和注射后14h对Raloxifene-LPS—HCl组和LPS-Raloxifene-HCl组用雷洛昔芬30 mg/kg灌胃,LPS IP后16h,所有大鼠均用戊巴比妥钠40mg/kg腹腔注射麻醉,行股动脉插管,监测平均动脉压,外科手术暴露气管,滴入PH=1.2,0.5ml/kg盐酸。盐酸IT前及IT后0.5h,1.5h及4h后抽血,查动脉血气分析,4小时后对每组中随机选取5只大鼠行[18F]FDG mi croPET胸部扫描,然后股动脉插管处抽血2ml,行流式细胞仪CD11b表达检测,处死动物,取肺组织进行W/D测定、组织病理学观察及MPO测定。结果显示:1)PO2在盐酸滴入前,在三组中都是正常的,没有显著差异,但是在盐酸滴入后30分钟,所有大鼠的PO2都下降,但在placebo组PO2下降较LPS-Raloxifene-HCl组大鼠更为显著（P＜0.01）,并且,随着时间的进行,PO2在LPS-Raloxifene-HCl组大鼠逐渐恢复至正常水平;2)pH在LPS-Raloxifene-HCl组和placebo组pH比较有显著性差异（P＜0.05）,在placebo组中pH一直处在低于正常水平,尽管在盐酸滴入90分钟后上升至7.27±0.05,但在LPS-Raloxifene-HCl组大鼠pH逐渐上升,最后达到7.38±0.06,在Raloxifene-LPS-HCl组大鼠和placebo组大鼠pH比较无显著性差异;3)PCO2在LPS-Raloxifene-HCl组大鼠,PCO2是40.07±7.79 mmHg,但在placebo组为50.75±13.03 mmHg,显著高于LPS-Raloxifene-HCl组大鼠（P＜0.05）;4)MAP三组中最开始MAP比较无显著性差异,然而,盐酸滴入后MAP在LPS-Raloxifene-HCl组大鼠维持稳定,另外两组大鼠MAP均显著降低;5)micro PET:ROI在右肺和肌肉之间的比值在placebo组为9.01±1.58,显著高于LPSRaloxifene-HCl组大鼠（4.67±1.33）,但在placebo组和Raloxifene-LPS-HCl组大鼠之间比较,差异无显著性:6)W/D W/D值在placebo组中为5.89±0.26,在LPS-Raloxifene-HCl组中为5.34±0.20,Raloxifene-LPS-HCl组为5.77±0.20,LPS-Raloxifene-HCl组显著低于placebo组（P＜0.01）;7)组织病理评分三组中HE染色都显示出不同程度的肺损伤,但在placebo组更为明显,肺损伤评分在安慰剂组为12.6±0.97,显著高于LPS-Raloxifene-HCl组大鼠（8.20±1.23）,在Raloxifene-LPS-HCl组大鼠为11.4±1.65,与安慰剂组比较无显著性差异;8)相关性分析ROI在右肺和肌肉之间的比值与组织病理评分程显著相关性（R=0.824,P＜0.001）;9)MPO在LPS-Raloxifene-HCl组大鼠为（2.22±0.52）U/g,显著低于placebo组大鼠（3.31±0.52）U/g（P＜0.01）;10)CD11b的表达在LPS-Raloxifene-HCl组大鼠为251.71±24.73,显著低于placebo组大鼠482.41±125.45,（P＜0.01）。结论:1:LPS腹腔注射能显著增加HCL气道内滴入所致的炎症反应,二次打击可使机体肺内产生剧烈而且持久的炎症反应,比一次打击更容易诱发ALI,更接近临床ALI病人的实际发病情况;2:[18F]FDG microPET作为一种无创的检测手段,能很好的评价ALl时肺内的炎症反应,并且其结果与组织病理评分呈显著相关性;3:雷洛昔芬对LPS腹腔注射和盐酸气管内滴入诱导的大鼠急性肺损伤具有明显保护作用。