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背景与目的:肝纤维化(hepatic fibrosis)是慢性肝病向肝硬化发展的必经环节。目前研究认为肝纤维化属于可逆性病变,因此阻止和延缓肝纤维化的发生、发展则是治疗肝硬化的关键。
肝纤维化是由于细胞外基质(extracelluar matrix,ECM)在肝内过多沉积的结果;肝星状细胞(hepatic stellate cell,HSC)激活是肝纤维化过程的中心事件,激活的HSC可合成大量的ECM沉积在肝组织中,Ⅰ、Ⅲ型胶原为其主要组成成分;转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)是HSC活化并向肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB)转化的最重要的促进因子,其信号传入依赖于其受体后信使分子SMAD蛋白来完成,即TGF-β/SMAD信号通路。Smad7是TGF-β/SMAD信号通路中的重要负性调节因子,通过抑制TGF-β的信号转导发挥抗肝纤维化作用。目前有研究表明smad7可抑制Ⅰ型前胶原转录,但关于Smad7对Ⅲ型前胶原表达的影响少有报道。
本研究利用分子克隆技术构建鼠Smad7真核表达重组质粒,采用四氯化碳复合法制备大鼠肝纤维化模型,以脂质体为载体将构建的鼠Smad7重组质粒介导转染肝纤维化模型大鼠。运用western-blot定量检测Smad7蛋白的表达,观察外源Smad7基因能否有效转染并表达;运用VG染色和HE染色法观察组织病理学改变,了解外源Smad7基因对大鼠肝纤维化模型病理组织学改变的影响;运用免疫组化半定量检测Ⅲ型胶原纤维表达,观察外源Smad7基因对大鼠肝纤维化模型Ⅲ型胶原纤维表达的影响。分析Smad7/pcDNA3.1(+)真核细胞表达质粒对实验性大鼠肝纤维化发生、发展的影响。最终希望寻求一种防止和延缓各种慢性肝病肝纤维化和肝硬化发生、发展的有效方法并为肝纤维化的基因治疗奠定理论基础。
材料与方法:利用本课题组前期构建的smad7真核细胞表达质粒感受态细菌,使用上海生物工程公司UNIQ-500大剂量质粒试剂盒制备大剂量的Smad7/pcDNA3.1(+)真核细胞表达重组质粒。以脂质体Lipofectmine2000为载体将质粒介导转染肝纤维化模型大鼠,通过琼脂糖凝胶电泳观察摸索Smad7/pcDNA3.1(+)重组质粒及pcDNA3.1(+)质粒与脂质体的配比关系。以经认证的同期出生、正常纯种系雄性SD大鼠作为实验对象。大鼠购回后适应性饲养2周开始实验,实验大鼠随机分为4组:正常对照组(A组)、肝纤维化模型对照组(B组)、smad7质粒治疗组(C组)、空质粒组(D组)、每组20只。采用四氯化碳复合法制备大鼠肝纤维化模型。实验进行两周后,各组随机取材一只大鼠,病理学诊断确定受攻击组大鼠进入肝纤维化后,进行干预治疗。smad7质粒治疗组(C组)给予smad7/pcDNA3.1(+)重组质粒,每次100μg,每9天1次至第8周,共腹腔注射5次,空质粒组给予pcDNA3.1(+)空质粒治疗,方法及剂量同C组。8周后取材大鼠做以下相关检测,比较各组实验大鼠的体重及肝重,Western-blot法检测各实验组大鼠肝组织中smad7蛋白的表达,免疫组化检测Ⅲ型胶原纤维的表达情况,并做半定量分析,应用HE,VG染色法观察肝组织病理形态学变化,进行病理组织学诊断,使用SPSS11.5软件分析描述实验数据特征,计量资料做方差分析,等级资料作Ridit分析。
结果:
1.Ⅲ型胶原纤维的表达治疗组与模型对照组和空质粒组比较,表达量下降,差异有统计学意义(P<0.05)。各组与正常组比较,表达量增加,差异有显著性(P<0.01)。
2.Smad7蛋白的表达治疗组相比较于模型对照组和空质粒组,表达上调,差异具有统计学意义(P<0.05);各组表达量均显著低于正常组,差异有显著性(P<0.01)。
3.肝纤维化模型组和空质粒组比较,Ⅲ型胶原纤维及smad7蛋白的表达量无显著性差异(P>0.05)。
结论:
1.成功利用四氯化碳复合法制备大鼠肝纤维化模型。
2.以脂质体Lipofectmine2000为载体将smad7/pcDNA3.1(+)真核细胞表达质粒成功转染到大鼠肝组织中。
3.smad7/pcDNA3.1(+)真核细胞表达质粒可减少细胞外基质(ECM)的合成,减轻肝纤维化的发展,并验证了TGF-β/Smad信号通路的存在。
4.可利用Smad7抑制TGF-β的信号转导,从而有效抑制延缓肝纤维化的发生、发展,为寻求抑制和延缓慢性肝病肝纤维化发生、发展的有效方法提供了新思路。