目的:本研究利用SD大鼠建立煤工尘肺模型,观察不同时间点煤尘、煤矽尘及石英粉尘暴露致大鼠肺组织炎症反应和EMT的变化特点,并探讨JAK2/STAT3信号通路介导炎症反应在煤工尘肺大鼠模型EMT中的作用。方法:将96只健康雄性SD大鼠按照随机数字表法,分为1,3,6个月三个时间点,每个时间点包括对照组和染尘组(煤尘组、煤矽尘组、石英组),共12组,每组8只。各染尘组大鼠适应性喂养1周后,采用非暴露式气管灌注法,一次性气管内灌注(1ml/只),染尘组大鼠分别灌注50g/L的煤尘、50g/L煤矽混合尘和50g/L石英尘悬浮液,对照组给予0.9%浓度的生理盐水溶液1m L。染尘后分SB431542价格别于1,3,6个月测试实验指标。采用小动物肺功能仪检测肺功能,进行全肺支气管肺泡灌洗,留取肺组织和肺泡灌洗液用于后续实验。碱水解法检测肺组织中羟脯氨酸(HYP)含量。苏木素–伊红染色和Masson染色法观察肺组织病理学形态变化。ELISA法检测肺泡灌洗液中炎症小体(NLRP3)、白介素1β(IL-1β)、白介素18(IL-18)、白介素4(IL-4)、转化生长因子(TGF-β1)、白介素10(IL-10)含量。大鼠肺组织中JAK2、P-JAK2、STAT3、P-STAT3、E-Cadherin、α-SMA、CollagenΙ蛋白表达量采用Western blot法检测。结论:1.各组大鼠体质量和脏器系数变化:大鼠体质量、肺脏脏器系数在组间处理和处理时间上存在交互作用(P<0.05)。随着染尘时间的增加,各染尘组大鼠肺湿重升高,体质量先升高再轻微降低,肺脏脏器系数先降低再升高。与同时间点对照组相比,各染尘组在肺湿重和肺脏脏器系数中最高的是石英组,其次为煤矽尘组和煤尘组,各染尘组tumor cell biology在体质量中变化差异无统计学意义(P>0.05)。2.各组大鼠肺功能变化:各组大鼠用力肺活量(Forced Vital Capacity,FVC)、第0.2秒用力呼气容积(Forced Expiratory Volume 0.2,FEV_(0.2))在组间处理和处理时间上存在交互作用(P<0.05)。随着染尘时间的增加,FVC、FEV_(0.2)、MVV均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。与同时间点对照组相比,各染尘组大鼠肺功能指标最低的是石英组,其次为煤矽尘组、煤尘组,其中石英组FEV_(0.2)、MVV指标变化趋势最明显。3.各组大鼠肺组织病理学形态染色:HE染色:对照组大鼠肺组织结构清楚,无炎症细胞浸润;随着染尘时间的增加,染尘组出现炎症细胞和红细胞浸润,肺泡间隔增宽;煤尘组1个月出现少量煤尘颗粒、3个月出现大量团状煤斑、6个月煤斑周围出现肺组织结构破裂;煤矽尘组1个月出现少量煤尘颗粒,3、6个月肺泡结构塌陷甚至严重破坏,出现煤尘颗粒和煤矽结节;石英组1个月肺泡腔明显扩大,出现炎性细胞灶,3、6个月肺泡腔消失或融合,出现小的团状肺部结节。Masson染色:对照组肺组织有少量染蓝区域,无纤维组织增生,随着染尘时间的增加,煤尘组、煤矽尘组、石英组蓝色胶原纤维逐渐增多,煤斑周围环绕大量蓝色胶原纤维,出现蓝色纤维性结节,石英组6个月出现小的蓝色胶原纤维团。4.各组大鼠肺组织羟脯氨酸(HYP)含量:各组大鼠肺组织HYP含量在组间处理和处理时间上存在交互作用(P<0.05)。染尘6个月与对照组相比,染尘组肺组织中HYP含量升高,差异具有统计学意义(P<0.05),HYP含量最高的是石英组,其次为煤矽尘组、煤尘组。5.各组大鼠肺组织EMT蛋白的表达:染尘1个月与对照组相比,E-cadherin蛋白表达量在煤尘组、煤矽尘组、石英组分别降低了20.51%、34.80%、64.76%(P<0.05),α-SMA蛋白表达量分别增加了19%、Dorsomorphin细胞培养36%、89%(P<0.05)。染尘3个月与对照组相比,E-cadherin蛋白表达量在煤矽尘组、石英组分别降低了29.49%、31.67%(P<0.05),α-SMA蛋白表达量在石英组增加了30%(P<0.05)。染尘6个月与对照组相比,E-cadherin蛋白表达量在石英组降低了61.87%(P<0.05),α-SMA蛋白表达量在石英组增加了167%(P<0.05)。煤肺在1个月时发生明显的EMT变化,煤矽肺在1个月,3个月时发生EMT变化,矽肺在1,3,6个月均形成明显的EMT变化。提示煤工尘肺模型在早期就发生EMT变化,矽肺模型发生EMT变化程度最严重和持久,其次是煤矽肺、煤肺。6.各组大鼠肺组织ECM蛋白的表达:染尘6个月与对照组相比,CollagenΙ蛋白表达量在煤矽尘组、石英组分别增加了38%、61%(P<0.05)。大鼠肺组织ECM胶原沉积在6个月时才发生显著变化,提示煤工尘肺大鼠模型需要较长时间才能发生ECM沉积。7.各组大鼠肺泡灌洗液炎症因子含量:各组大鼠促炎因子和抗炎因子在组间处理和处理时间上均存在交互作用(P<0.05),说明染尘处理与染尘时间可加重促炎因子和抗炎因子的变化。与同时间点对照组相比,NLRP3、IL-1β、IL-18含量升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。各染尘组促炎因子含量最高的是石英组,其次为煤矽尘组、煤尘组。与同时间点对照组相比,TGF-β1、IL-10含量升高,IL-4下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。各染尘组抗炎因子含量最高为石英组,其次为煤矽尘组、煤尘组。提示IL-18适合监测煤矽肺、矽肺以及煤肺晚期促炎反应;NLRP3可适合用来观察煤肺早期促炎因子水平变化;TGF-β1适合监测各类型煤工尘肺抗炎反应变化;IL-4可用来观察煤工尘肺早期的抗炎反应。8.各组大鼠大鼠肺组织JAK2/STAT3信号通路蛋白的表达:染尘6个月时P-JAK2/JAK2蛋白表达量比值较对照组相比,煤尘组、煤矽尘组、石英组分别增加了39%、77%、91%(P<0.05)。说明染尘6个月煤肺、煤矽肺、矽肺中JAK2蛋白才发生明显的磷酸化。染尘1个月与对照组相比,石英组P-STAT3/STAT3蛋白表达量比值增加了1.38倍(P<0.05)。染尘6个月与对照组相比,煤矽尘组、石英组P-STAT3/STAT3蛋白表达量比值分别增加了1.10倍、1.69倍(P<0.05)。说明STAT3蛋白在矽肺早期首先被磷酸化激活,在煤矽肺、矽肺后期发生明显的磷酸化。结论:煤工尘肺早期的炎症反应由磷酸化的STAT3介导,晚期由JAK2/STAT3信号通路参与,从而形成EMT,引发肺功能障碍,其中矽肺以通气障碍为主,最终导致肺组织纤维化。