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.2005年3月21日;201(6):925-35.
doi:10.1084/jem.20041393。

抑制血小板衍生生长因子信号转导减轻肺纤维化

附属公司

抑制血小板衍生生长因子信号转导减轻肺纤维化

阿米尔·阿卜杜拉希等。 实验医学杂志. .

摘要

肺纤维化是多种疾病的结果,没有令人满意的治疗方案。治疗性纤维化也限制了化疗和放疗在许多癌症中的疗效。在这里,我们研究了血小板衍生生长因子(PDGF)受体酪氨酸激酶抑制剂(RTKIs)减轻辐射诱导的肺纤维化的潜力。照射C57BL/6小鼠的胸部(20 Gy),并用三种不同的PDGF RTKIs(SU9518、SU11657或伊马替尼)治疗小鼠。研究发现,辐射可导致严重的肺纤维化,从而显著降低小鼠存活率。PDGF RTKIs治疗显著减轻了肺纤维化的发展,与临床、组织学和计算机断层扫描结果具有良好的相关性。重要的是,RTKIs还延长了受辐射小鼠的寿命。我们发现,辐射上调PDGF(A-D)亚型的表达,导致PDGF受体磷酸化,RTKIs强烈抑制了PDGF的磷酸化。我们的研究结果表明PDGF信号在肺纤维化发病机制中起着关键作用,并表明抑制纤维生成而非炎症对抗纤维化治疗至关重要。这项研究为治疗特发性或治疗相关形式的肺纤维化指明了一条潜在的新途径。

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数字

图1。
图1。
共培养系统中成纤维细胞的辐射诱导旁分泌激活。(A) 在成纤维细胞培养基中无SU9518(SU9518+RT)或存在SU9518的情况下,暴露于共培养基(对照)或预先照射HUVEC或A549细胞10 Gy可诱导成纤维细胞增殖。平均值±标准偏差*,P<0.05. (B) 静止成纤维细胞、暴露于10Gy辐射内皮细胞培养基(辐射后6和72小时,RT)或额外暴露于PDGF RTKI,SU9518(RT+SU)的成纤维细胞中PDGFRβ的磷酸化状态(抗磷酸化酪氨酸抗体,抗pY)。抗PDGFRβ证明车道荷载相等。(C) 10 Gy照射HLMVEC和A549细胞后6、12、24、48和72 h,实时定量RT-PCR检测PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D亚型。数据是来自至少三次独立测量的平均值±标准差,并显示在每个时间点与未照射的对照细胞相比的相对表达水平。
图2。
图2。
抑制PDGF信号延长受照小鼠的存活时间。(A) 单次皮下注射100 mg/kg给C57BL/6小鼠后血浆SU9518(结构如插图所示)浓度的药代动力学分析。T型最大值≤2小时;C类最大值=706纳克/毫升;T型1/2=73.6 h。(B)胸部照射和SU9518治疗后小鼠存活率的Kaplan-Meier分析。除组织学评估中计划的安乐死外,所有病例均被视为完全死亡(因辐射导致的特定原因),这些安乐死被视为已审查。辐射(20或40 Gy)降低了存活率(与对照组相比P<0.001[每周两次100μl羧甲基纤维素];对数秩)。SU9518对未照射小鼠的存活率没有影响(与对照组相比P>0.95)。20Gy组的预防(SU9518在照射前1天开始)和干预(SU95183在照射后3天开始)之间的差异显著,而40Gy组则不显著(P=0.035/20Gy;P=0.41/40Gy)。20Gy和40Gy组的SU9518预防与单纯放疗相比,有增加生存率的趋势,但无统计学意义(P=0.15/20Gy;P=0.22/40Gy)。如果在20Gy照射后3d开始给药SU9518(干预,20Gy+SU9518,40Gy+SU9518),与单独照射相比,小鼠存活率显著增加(P=0.006/20 Gy;P=0.04/40 Gy)。(C) 通过使用另外两种PDGF RTKIs(伊马替尼和SU11657)进行独立验证实验,在胸部照射后第3天开始给药(20 Gy,干预),对小鼠存活率进行Kaplan-Meier分析。伊马替尼和SU11657均显著提高了辐照小鼠的存活率(P<0.01)。
图3。
图3。
小鼠肺部PDGF信号的组成性激活。(A) 免疫组织化学分析显示,20Gy全胸照射(RT)后4周,肺切片中PDGF-B和PDGFR-β的表达受到强烈诱导。与对照组小鼠相比,受照射(RT)小鼠PDGFR-β(p-PDGFR--β)的磷酸化也增强。SU9518(RT+SU)治疗显著降低PDGFR-β的磷酸化。棒材,100μm。(B) 在20Gy照射(RT)和给予SU9518(SU+RT和RT+SU)后的2、4和20周,处死小鼠并采集肺部进行蛋白质分离。通过免疫印迹法测定磷酸化PDGFR-β(抗pY)的量。抗PDGFRβ证明车道荷载相等。(C) SU9518治疗、20Gy胸部照射(RT)和SU9518肺照射(RT+SU9518)后小鼠肺部RNA中检测到PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D亚型的实时定量RT-PCR。在照射后的肺标本中,所有四种PDGF亚型在照射后2周和4周显著上调(*,P<0.01),在照射后20周PDGF-A、PDGF-B和PDGF-C亚型显著上调(§,P<0.001)。在SU9518治疗的小鼠中,PDGF-A、PDGF-B和PDGF-C亚型的表达在照射后20周显著受损(#,P<0.02),而PDGF RTK对早期时间点的PDGF表达没有显著影响。这些数据强调,抑制纤维化是PDGF RTKIs的主要靶点。条形图是三个独立测量值的平均值±SD,显示了辐射后2、4和20周时与未辐射肺组织相比的相对表达水平。
图4。
图4。
高分辨率CT作为一种非侵入性工具,用于定性和定量纵向监测小鼠肺纤维化进展。SU9518治疗在20 Gy照射前1天(SU9518+RT)或照射后3天(RT+SU9518)开始。(A) 典型的CT扫描显示,20 Gy全胸照射(RT)后,以及在RT后3d开始接受SU9518治疗后,小鼠肺纤维化进展。纤维化(黑色箭头)的特征是弥漫性双侧区域出现“毛玻璃”衰减和小叶内网状混浊。(B、C和D)CT扫描得出的定量肺密度值。每2周对每个治疗组中随机选择的相同10只小鼠进行CT纵向研究。在肺部随机选择五个感兴趣的区域,并测定每个感兴趣区域的肺密度(HU)。B中的时间进程表明,干预和预防计划均能有效降低辐射诱导的肺密度,20周后SU9518干预(RT+SU9518)的效果略高于SU9518预防(P<0.05)。条形图为平均值±标准偏差*,与对照组相比,P<0.001;#,与RT(B和D)相比,P<0.01。(E) 使用伊马替尼和SU11657的独立验证实验。胸部照射20Gy(20Gy)后第3天开始服用抑制剂。这两种化合物在衰减辐射引起的肺密度增加方面都非常有效。条形图显示CT扫描得出的肺密度(平均值±SE)。*,与对照组相比P<0.01;#,与RT相比P<0.01。
图5。
图5。
肺纤维化的组织学评估。(A) 在辐射后12、16、20和24周,对照小鼠、受辐射小鼠(20 Gy,RT)和经胸部辐射(干预,RT+SU9518)处理的小鼠的苏木精和伊红染色肺组织切片的显微照片。棒材,100μm。(B) 未经(RT)或给予SU9518(RT+SU9518)照射后第12、16、20和24周肺切片的Masson三色染色。标记有局灶性纤维病变(*)、“正常”肺区域(黑色箭头)和炎性细胞浸润(L,红色)。比例尺,100μm。(C) 辐射后72小时出现最大水肿的受照小鼠(RT)中隔水肿形成的时间进程(从0小时到4周,RT与对照组每次相比P<0.05)。预防性或干预性服用SU9518(SU9518+RT,RT+SU9518)对水肿的发展有显著的抑制作用,但放疗后72小时除外(与RT相比P<0.05)。(D) 放射治疗后数周,间隔纤维化进展(P<第2周后每个时间点的0.05 RT与对照)。SU9518干预(RT+SU9518)和预防(SU9518+RT)治疗均显著降低了第2周后所有时间点肺泡壁厚度的程度,从而显著降低了中隔纤维化的进展(每个时间点与RT相比P<0.05)。然而,该化合物并未完全抑制隔纤维化(与第2周后的对照组相比,P<0.05)。(E) 定量分析照射后不同时间(20Gy,RT)的白细胞数量显示两个峰值。SU9518照射前(SU9518+RT)或照射后(RT+SU9518)均未显著减弱早期白细胞峰值(P>0.2)。预防性(SU9518+RT)和干预性(RT+SU9518)服用SU9518均显著抑制了第2周至第26周期间与纤维素瘤相关的第二次炎症反应(每个时间点与RT相比P<0.05)。然而,SU9518并未完全抑制第二次纤维炎相关炎症(与第2周后的对照组相比,P<0.05)。条形图为平均值±标准差。
图6。
图6。
结合我们的发现的纤维化发展模型。数据表明,电离辐射等纤维生成刺激会引发炎症反应,包括白细胞浸润和释放促炎/促纤维化细胞因子,如PDGF。这种急性组织反应引发PDGF对成纤维细胞的构成性慢性刺激和激活,随后发生增殖和细胞外基质沉积。PDGF RTKIs抑制由受损内皮细胞、上皮细胞和浸润的巨噬细胞释放PDGF诱导的纤维生成。

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