TGF-β、IL-1β及GDF-15在急性肺血栓栓塞兔模型中的變化及其意義*

張 藜，陳劍飛，宋明寶，陳 桐，王 潔，康華麗

(1.陸軍軍醫大學第一附屬醫院病理科，重慶 400038；2.重慶市巴南區人民醫院心內科 400051；3.重慶市康華眾聯心血管醫院心內科 400030；4.陸軍軍醫大學第二附屬醫院心內科，重慶 400037)

急性肺血栓栓塞(acute pulmonary thromboembolism，APTE)是自靜脈系統或右心血栓阻塞肺動脈(分支)且以肺功能、呼吸功能障礙為臨床特征的一組疾病[1]，全球病死率都較高[2-4]。受限于目前對APTE的早期診斷不足，發生機制不清晰[5-6]，其臨床治療效果有限。因此，學術界仍在積極探索APTE的發生機制，以輔助早期診斷，提供治療新途徑。國外多項研究顯示，多種細胞因子可能參與了APTE的發生、發展過程[7-9]。基于此，本研究構建APTE兔模型，以探討轉化生長因子-β(TGF-β)、白細胞介素-1β(IL-1β)、生長分化因子-15(GDF-15)的變化及其意義。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1實驗動物

中國大耳白兔(陸軍軍醫大學實驗動物中心提供)40只，雌雄不限，體重2.5～3.0 kg，兔齡4～6個月。

1.1.2儀器與試劑

兔TGF-β ELISA試劑盒、兔IL-1β ELISA試劑盒、兔GDF-15 ELISA試劑盒均購自上海繼和生物科技有限公司，美國P3 Plus多道生理記錄儀、HBS-1096A酶標分析儀、Hermle Z 206A臺式小型離心機、20G靜脈留置針。

1.2 方法

1.2.1分組

實驗兔于安靜、通風條件下自由進食飲水飼養，溫度20～25 ℃，相對濕度40%～60%。實驗兔編號后按隨機數字表法分成對照組和APTE組，各20只。

1.2.2造模

自體血栓回輸法構建動物模型，于無菌條件下制作栓子，1 mL無菌針管沿兔耳緣取靜脈血1 mL，加20 U凝血酶，室溫靜置過夜，制取血栓，并加2 mL生理鹽水混勻于注射器內備用；所有實驗兔行麻醉后頸部剪毛并局部消毒，氣管插管后分離右側頸靜脈、左側頸靜脈并留置導管，右股動脈固定且留置套管針以采血，制備栓子經右頸靜脈分2次注入APTE組實驗兔(每次0.5 mL，間隔3 min，且注入栓子后快速推注5 mL生理鹽水)，對照組實驗兔則注入等量生理鹽水。

1.2.3指標檢測

取栓塞前(T0)、栓塞1 h(T1)、栓塞3 h(T2)、栓塞6 h(T3)動脈血2 mL，按各試劑盒說明書操作測定血清TGF-β、IL-1β、GDF-15水平；同時于左頸總動脈、右側頸靜脈植入導管并采用多道生理記錄儀測定平均動脈壓(MAP)、右心室收縮壓(RVSP)。采集血栓期間指標后采用2.2 MHz超聲+3 mg/kg尿激酶溶栓2 h(T4)，再次測定血清TGF-β、IL-1β、GDF-15水平。

1.3 統計學處理

2 結 果

2.1 兩組各時間點MAP與RVSP比較

APTE組RVSP在T1、T2、T3時明顯高于對照組(P<0.05)，MAP在T1、T2、T3時明顯低于對照組(P<0.05)。APTE組RVSP在T4時明顯高于對照組，但低于組內T1、T2、T3時(P<0.05)，MAP 在T4時明顯低于對照組，但高于組內T1、T2、T3時(P<0.05)，見表1。

表1 兩組各時間點MAP與RVSP比較

2.2 兩組各時間點TGF-β、IL-1β及GDF-15水平比較

APTE組IL-1β水平在T1、T2、T3時明顯高于對照組(P<0.05)，TGF-β、GDF-15水平在 T2、T3時明顯高于對照組(P<0.05)。APTE組IL-1β、GDF-15水平在T4時明顯高于對照組，但明顯低于組內T1、T2、T3時(P<0.05)，TGF-β水平在T4時明顯低于對照組及組內T1、T2、T3時(P<0.05)，見表2。

表2 兩組各時間點TGF-β、IL-1β及GDF-15水平比較

2.3 相關性分析

TGF-β、IL-1β、GDF-15水平與MAP呈負相關(r=-0.674、-0.672、-0.436，P<0.001)，與RVSP呈正相關(r=0.857、0.861、0.626，P<0.001)，見圖1、2。

圖1 TGF-β、IL-1β及GDF-15與MAP的相關性分析

圖2 TGF-β、IL-1β及GDF-15與RVSP的相關性分析

3 討 論

APTE的發病率僅次于冠心病和高血壓[10]，其臨床癥狀可表現為呼吸困難、胸痛、心悸、咳嗽等，但因與急性心肌梗死、急性心絞痛等癥狀類似而易誤診[11-12]；即便是借助心電圖、超聲、CT肺動脈造影(CTPA)、數字減影血管造影(DSA)等影像學手段[13-15]，或結合PESI評分量表[16]，也不能完全篩查高危人群。雖然血氣分析異常可高度支持肺動脈栓塞(PE)診斷，但血氣分析結果正常并不完全排除PE的可能性[17-18]。另外，隨著對溶栓藥物劑量及治療時機研究的進展，當前溶栓對于PE患者生存率的提高、心功能的改善有了很大的發展，但對急性期患者的治療手段有限。既往已有轉化生長因子和白細胞介素的相關報道，且研究數量呈現上升趨勢，說明越來越多學者嘗試尋找新的生物學標志物，以輔助診斷并為治療提供新途徑。本研究以最具代表性的TGF-β、IL-1β、GDF-15為切入點，采集模型最具特征性的栓塞前、栓塞1h、栓塞3h、栓塞6h4個時間點數據，分析上述指標對病情發展的診斷意義。

兔纖溶系統、肺組織、血管形態與人相近[19]，且兔體型適中、性格溫和，易建立靜脈通道，因此選為研究對象。結果顯示，相較于對照組，APTE組T1、T2、T3時TGF-β、IL-1β、GDF-15水平均出現不同程度的升高，提示TGF-β、IL-1β、GDF-15可能參與了APTE的發生過程。溶栓處理后，APTE組TGF-β、IL-1β、GDF-15水平均逐漸向溶栓前回歸，但受血栓影響無法完全恢復，這也側面反映了上述指標在臨床診療中的指導意義。

既往認為，APTE后出現的肺動脈壓升高是由于血栓阻塞肺血管后阻力增加所引起的，但隨著研究的深入，目前認為PE的發生、發展是多個信號通路、多種細胞因子共同參與的病理生理過程[20-21]，包括炎性因子、轉化生長因子、生長分化因子等細胞因子[22]。TGF-β是由單核細胞、巨噬細胞及肺細胞分泌的多效能因子，可調控細胞增殖、分化，且與高血壓、心肌肥厚、動脈粥樣硬化等多種心血管疾病密切相關，且TGF-β可能參與了肺動脈組織重建，這是因為TGF-β被激活后可傳導Smad蛋白[23]，后者可將TGF-β信號從細胞表面受體傳導至細胞核，調節細胞生長、分化及凋亡；APTE患者體內的血栓會激活巨噬細胞并釋放IL-1β，IL-1β可使內皮細胞巨噬細胞樣改變、血小板/白細胞聚集活化[24]，加重凝血、纖溶失衡而促進血栓形成。GLASGOW等[25]報道IL-1β水平在肺損傷小鼠中明顯升高，KRAUSE等[26]研究也表明IL-1β水平在噬血細胞綜合征(HPS)患者中顯著升高。GDF-15是生長分化因子家族成員，在組織缺氧、壓力負荷、損傷及腫瘤等影響下會被誘導表達[27-28]。以上3種因子同APTE的肺動脈重建相關。當肺動脈在受到力的作用和缺氧的刺激下，會釋放一系列細胞因子通過血液循環到達損傷部位，共同導致肺動脈外膜纖維性增厚、硬化[29]，而血管擴張將減少肺血管容積，增加肺循環阻力，誘使APTE發生并促進其發展。因此，結合分析3種因子水平可能有助于APTE的診斷，同時也可能從相關通路發掘新的治療途徑。

綜上所述，TGF-β、IL-1β、GDF-15在兔APTE中異常升高。但受限于實驗對象及樣本量，可能導致本實驗結果存在偏差；此外，本實驗也未探究TGF-β、IL-1β、GDF-15對輔助判斷病情程度的價值，有待于后續更為嚴謹的研究。