益气类中药对博来霉素致肺纤维化大鼠模型气道重塑的影响 Effects of Qi Invigorating Herbs on the Airway Remodeling of Bleomycin Induced Pulmonary Fibrosis in Rats Model

doi:10.12677/TCM.2014.31004

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Traditional Chinese Medicine 中医学, 2014, 3, 10-14

http://dx.doi.org/10.12677/tcm.2014.31004 Published Online February 2014 (http://www.hanspub.org/journal/tcm.html)

Effects of Qi Invigorating Herbs on the Airway Remodeling of

Bleomycin Induced Pulmonary Fibrosis in Rats Model

Jian Zheng1*, Wei Zhang2#, Xue Zhu2, Liqin Wang1, Jingqing Yang1, Yingying Li1, Junmei Guo1

1Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan

2Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicin e, Jinan

Email: 459967264 @qq.com, #hu xizhijia@126 .c om

Received: N ov. 11th, 2013; revised: Dec. 9th, 2013; acce p te d: De c. 13 th, 2013

stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of the Creative C ommons At-

guarded by law and by Hans as a guar dian .

Abstract: Objective: To obser ve the tis sue patho log y and expressi on level of tran sformin g growt h factor (TGF -β1) of

the bleomycin (BLM) induced pulmonary fibrosis rats model lung, to explore the effect of Qi invigor ating herb on pul-

monary fibrosis a nd its mecha nism. M et hods: 32 healthy male SD rats were randomly divided into blank group, model

group, Yiqi group and prednisone group, making the pulmonary fibrosis model by intratracheal bleomycin plus, and

applying the corresponding drug stomach intervention, the rats were sacrificed at 28 d, observing the lung tissue slice

pathological morp holog y after HE staining, and deter mining the e xpressio n level o f TGF -β1 in lung tissue of rats with

ELISA method. Results: Compared with the blank group, other groups in the lung tissue of rats with TGF-β1 expres-

sion were obviously increased (P < 0.01); in the two treatment groups, pulmonary fibrosis was significantly reduced

compared with model group (P < 0.01), the expression level of TGF-β1 was significantly lower than that in the model

group (P < 0.01); Compared with prednisone group, the degree of pulmonary fibrosis rats was lighter (P < 0.05) in Yiqi

group, the expression level of TGF-β1 was significantly lower than the prednisone group (P < 0.01) too. Conclusion:

Qi invigorating herbs can inhibit the expression of TGF-β1, intervene the airway remodeling in rats with pulmonary

fibrosi s , inhibi t or del ay the occu rrenc e an d deve l opment of pulm ona ry fi bros is, and have a better effect than prednisone.

Keywords: Pulmonary Fibrosis; Qi Invigorating Herbs; TGF-β1; Transfo rmin g Growth Factor; Airway Remo deling

益气类中药对博来霉素致肺纤维化大鼠模型气道重塑的影响

郑建1*，张伟2#，朱雪2，王丽芹 1，杨景青 1，李莹莹 1，郭俊美 1

1山东中医药大学，济南

2山东中医药大学附属医院，济南

Email: 459967264@qq.c om, #huxizhiji a@126.com

收稿日期：2013 年11 月11 日；修回日期：2013 年12 月9日；录用日期：2013 年12 月13 日

摘要：目的：观察博莱霉素(BLM)所致肺纤维化模型大鼠肺组织病理形态和肺组织中转化生长因子(TGF-β1)

的表达水平，探讨益气类中药对肺纤维化的作用及其机制。方法：32 只健康雄性 SD 大鼠随机分为空白组、模

型组、益气组、泼尼松组，采用气管内滴加博莱霉素的方法制作肺纤维化模型，并应用相应的药物灌胃干预，

各组大鼠分别于第 28 d 处死，肺组织切片经 HE 染色后观察病理形态，ELISA 法测定大鼠肺组织中 TGF-β1的

表达水平。结果：与空白组比较，其余各组大鼠肺组织中 TGF-β1 表达明显增强(P < 0.01)；两治疗组肺纤维化

程度较模型组明显减轻(P < 0.01)，TGF-β1 表达也明显低于模型组(P < 0.01)；益气组肺纤维化程度较泼尼松组轻

*第一作者。

#通讯作者。

OPEN ACCESS

益气类中药对博来霉素致肺纤维化大鼠模型气道重塑的影响

(P < 0.05)，TGF-β1 表达也明显低于泼尼松组(P < 0. 01)。结论：益气类中药能够抑制 TGF-β1 表达，干预肺纤维

化大鼠的气道重塑，抑制或延缓肺纤维化的发生和发展，疗效较泼尼松更好。

关键词：肺纤维化；益气类中药；TGF-β1；转化生长因子；气道重塑

1. 引言

肺纤维化(pulmonary fibrosis, PF)是由各种原因引

起的急慢性间质性肺疾病(interstitial lung disease, ILD)

的最终结局，以肺部炎症导致肺泡持续性损伤及细胞

外基质的过度沉积为病理特点，其发病机制目前尚不

明确，临床主要表现为刺激性干咳、进行性加重的呼

吸困难，最终导致低氧血症和呼吸衰竭[1]。其患病率

和死亡率逐年增加，5年生存率为 70%，确诊后中位

生存期为 3年，或出现症状后 5年，目前肺纤维化尚

缺乏有效的治疗手段，预后较差[2]。近年来中医药治

疗肺纤维化越来越受到重视，许多研究表明人参、黄

芪等益气类中药可以通过多种途径抑制或延缓肺纤

维化的发生发展[3-5]，但从中药类别角度研究抗肺纤维

化作用的很少。本研究通过益气类中药对肺纤维化大

鼠进行干预，观察大鼠肺组织病理形态及肺组织中

TGF-β1 的表达水平，探讨益气类中药对肺纤维化大

鼠的作用及其机制。

2. 文献数据分析

2.1. 数据收集

以“咳嗽，肺痿，肺痹，间质性肺病，特发性间

质性肺炎(特发性肺纤维化，特发性肺间质性肺炎)，

非特异性间质性肺炎，尘肺，矽肺；中药，方剂”等

为主题词，以知网、维普、万方、Elsevier ScienceDirect

数据库为主要检索目标，检索自有文献记录以来所有

有报道的临床治疗和动物实验中用到的中药单药及

复方，对其中符合纳入标准的文献进行筛选，按照“十

一五规划教材”中国中医药出版社出版的《中药学》

中的分类方法，将其归类，建立数据表格。

2.2. 数据分析方法

采用频数分析方法，计算药物的种类及每味药的

使用频次。对使用频次超过 5次以上的药物，按药物

的功效主治以分层聚类法进行聚类分析，SPSS17 ．0

软件完成。采用 Apriori 算法挖掘药对配伍规律，设

最小支持度 2%，可信度 100%。见图 1。

2.3. 数据分析结果

通过以上分析方法显示，文献中治疗肺纤维化最

常用的有活血化瘀类中药、化痰类中药、益气类中药、

补阴类中药、清热解毒类中药等，该结果表明益气类

中药在肺纤维化临床治疗中有着重要的作用，另外，

结果还显示益气类中药中常用的配伍组合为党参和

黄芪，因此本研究选用党参、黄芪作为益气类中药代

表药物。

3. 动物实验

3.1. 实验动物

SPF 级健康雄性 SD 大鼠 32 只，体质量(200 ± 20)

g。(山东中医药大学实验动物中心，许可证号：SCXK

(鲁)20110003)。

3.2. 实验药品

益气类中药(党参、黄芪)、强的松(山东省中医院

购得)；博莱霉素(invitrogen 公司，批号：1134142)；

10%水合氯醛(山东大学齐鲁医院购得)。

3.3. 主要仪器

酶标仪(芬兰 Labsystems Multiskan MS，型号：352

型)；洗板机(芬兰 Thermo Labsystems，型号：AC8)；

微量高速离心机(国产，型号：TG 16W)；隔水式恒温

培养箱(国产，型号：GNP-9080 型)。

4. 方法

4.1. 分组及造模

大鼠适应性饲养 7 d后，采用数字表法随机分为

空白组、模型组、益气组、泼尼松组，每组各 8只，

模型组、益气组、泼尼松组均采用博莱霉素(BLM)复

制大鼠肺纤维化模型，气管内一次性按体质量(5 mg/

Kg)注入博莱霉素溶液 A5(5 mg/ml)，空白组以同样方

OPEN ACCESS 11

益气类中药对博来霉素致肺纤维化大鼠模型气道重塑的影响

Figure 1. Association rule gra ph

图1. 关联规则图形

法注入等体积生理盐水。

4.2. 给药

造模后第 2 d起，益气组每日以党参(生药量 1.8

g/Kg)、黄芪(生药量 2.7 g/Kg)水煎液灌胃，泼尼松组

每日以泼尼松混悬液(3 mg/Kg)灌胃，持续 28 d。

4.3. 观察指标

4.3.1. 病理学观察

第28 d，各组大鼠以 10%水合氯醛(50 mg/Kg)腹

腔注射麻醉，取左肺下叶用 10%福尔马林固定，常规

石蜡包埋、切片。病理切片行 HE 染色，采用 Mikawa

的[6]方法进行大鼠肺组织病理评分。根据以下四项指

标进行观察：1) 肺泡充血；2) 出血；3) 间隙或血管

壁中性粒细胞浸润或聚集；4) 肺泡间隔增厚或透明膜

形成。评分标准：极轻度损伤分；轻度损伤 1分；中

度损伤 2分；重度损伤 3分；严重损伤 4分，以上四

项得分相加作为总分。

4.3.2. 酶联免疫吸附测定法(ELISA 法)测定肺组织中

TGF-β1 的表达水平

取左肺下叶组织，洗净，称取 400 mg~500 mg 肺

组织在冰盘上剪碎，以每克肺组织加入 10 ml生理盐

水，冰浴下用组织匀浆机 15,000 r/min 研磨制成 10%

的组织匀浆，4℃、12,000 r/min 离心 15 min ，取上清

液，ELISA 法测定肺组织匀浆中 TGF-β1 含量，按试

剂盒说明书操作。

4.4. 统计学方法

应用 SPSS 17.0统计软件进行数据处理，计量资

料以均数 ± 标准差

( )

XS±

表示，组间比较采用单因

素方差分析，P < 0.01 差异有显著统计学意义，P < 0.05

差异有统计学意义。

5. 结果

5.1. 各组大鼠肺组织病理学观察

空白组大鼠肺组织结构正常，肺泡壁无充血、水

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益气类中药对博来霉素致肺纤维化大鼠模型气道重塑的影响

a1(空白组大鼠肺组织) a2(空白组大鼠肺组织) b1(模型组大鼠肺组织 ) b2(模型组大鼠肺组织 )

c1(益气组大鼠肺组织) c2(益气组大鼠肺组织) d1(泼尼松组大鼠肺组织) d2(泼尼松组大鼠肺组织 )

肿，肺泡腔无出血，未见纤维化组织(a1、a2)；模型

组大鼠肺组织正常肺泡结构破坏，肺泡间隔明显增厚，

肺泡腔融合、闭陷、消失，大量炎性细胞浸润，纤维

组织增生明显(b1、b2)；益气组大鼠肺组织正常肺泡

结构轻微破坏，肺泡间隔轻度增厚，少量炎性细胞浸

润和纤维组织增生(c1、c2)；泼尼松组大鼠肺组织正

常肺泡结构轻-中度破坏，肺泡间隔略增厚，少量炎性

细胞浸润，可见纤维组织增生(d1、d2)。

模型组纤维化程度最重，与其他组相比较有显著

差异(P < 0.01)；益气组、泼尼松组纤维化程度较模型

组明显减轻(P < 0.01)，益气组较泼尼松组疗效更好，

二者比较有统计学差异(P < 0.05)。见表 1。

5.2. 各组大鼠肺组织中 TGF-β1 的表达水平

与空白组比较，模型组、益气组、泼尼松组 TGF-β1

的表达水平均明显增高，差异有显著的统计学意义(P

< 0.01)。与模型组比较，益气组、泼尼松组 TGF-β1

的表达水平明显降低，差异有显著的统计学意义(P <

0.01)。益气组 TGF-β1 的表达水平较泼尼松组低，差

异有显著的统计学意义(P < 0.01)。见表 2。

6. 讨论

肺纤维化是一种以弥漫性肺泡炎、肺泡结构紊乱、

肺间质纤维增生为特征的肺部疾病，预后较差，目前

尚缺乏有效的治疗措施，其发病机制尚不明确。气道

重塑是肺纤维化气道病变的病理生理特征之一，表现

为气道平滑肌的增厚、气道基底膜增厚及细胞外基质

的沉积，而炎性细胞浸润和腺体增生肥大、上皮下纤

Table 1. The lung tissue pathological score of each group rats

(

XS±

, n = 8)

表1. 各组大鼠肺组织病理评分(

XS±

, n = 8)

组别病理评分

空白组 0.00 ± 0.0 0

模型组 6.00 ± 1.2 0△

益气组 3.00 ± 0.7 6△▲

泼尼松组 4.38 ± 1.60△▲☆

注：与空白组比较：△P < 0.01；与模型组比较：▲P < 0.01；与益气组比较：☆P

< 0.05。

Table 2. The ex p r ession lev el o f TGF-β1 in lung tissue of each

gr ou p rats (

XS±

, n = 8, ng/L)

表2. 各组大鼠肺组织中 TGF-β1的表达水平(

XS±

, n = 8, ng/L)

组别 TGF-β1含量

空白组 118.60 ± 6.74

模型组 171.53 ± 3.43 △

益气组 129.42 ± 4.65 △▲

泼尼松组 148.60 ± 4.94△▲□

注：与空白组比较：

△P < 0.01；与模型组比较：

▲P < 0.01；与益气组比较：

□P <

0.01。

维化形成及气道壁胶原的沉积增加是气道重塑的重

要病理改变[7]。

目前认为，细胞因子网络失衡是肺纤维化发生发

展的主要机制，而 TGF-β1是细胞因子网络中的关键

性因子之一，主要由肺泡巨噬细胞产生[8]，TGF-β1可

以刺激肺成纤维细胞合成细胞外基质成分[9]，抑制对

新合成的基质蛋白的酶解，使细胞外基质沉积增多，

是迄今发现的最强的细胞外基质沉积促进剂[10]。TGF-

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益气类中药对博来霉素致肺纤维化大鼠模型气道重塑的影响

β1可增加肺泡上皮 II 型细胞表面的 FNmRNA 的表达，

而肺泡上皮 II型细胞在修复损伤的肺泡上皮及引起细

胞外基质沉积方面具有重要作用[11]。同时，TGF-β1

还可诱导肺脏的结缔组织生长因子、人血清糖皮质激

素依赖激酶(hSGK -1)和基质金属蛋白-2(MMP-2)的高

表达，活化蛋白激酶 C-δ(PKC-δ)等[10]，可见，TGF-β1

在肺纤维化气道重塑中起重要作用。

本研究结果显示，模型组大鼠肺组织中 TGF-β1

的表达水平较空白组明显增高，表明 TGF-β1在肺纤

维化的发生发展中起重要作用，与文献一致。益气组

和泼尼松组 T GF-β1的表达水平较模型组明显降低，

而益气组又明显低于泼尼松组，表明益气类中药和泼

尼松对肺纤维化均有治疗作用，可以干预纤维化大鼠

气道重塑，且益气类中药比泼尼松作用更强，疗效更

好。病理形态学观察也同样证实了益气类中药和泼尼

松对肺纤维化大鼠的治疗作用，两组的肺纤维化程度

较模型组均明显减轻，而益气组较泼尼松组纤维化程

度减轻更明显。笔者推测这可能与益气类中药可以抑

制TGF-β1的表达有关，它们可能是通过抑制 TGF-β1

的表达而减少肺成纤维细胞合成细胞外基质成分，增

加对新合成的基质蛋白的酶解，抑制细胞外基质的沉

积，从而改善肺纤维化大鼠的气道重塑，抑制或延缓

肺纤维化的形成。此外，中医认为肺纤维化属“肺痿”

范畴，气虚血瘀贯穿疾病始终，益气类中药既可补气，

改善气虚，又能补气以行血，延缓血瘀的行成，从而

达到治疗疾病的目的。

综上所述，益气类中药对肺纤维化大鼠有明显的

治疗作用，可以干预大鼠的气道重塑，其机制可能与

降低 TGF-β1的表达水平有关，本研究的这一发现为

探索肺纤维化的发病机制和中医药防治肺纤维化的

作用提供了实验依据。

基金项目

泰山学者建设工程专项经费资助(No. ts20110819)。

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