تمت الموافقة على جميع التجارب الحيوانية التي أُجريت في هذه الدراسة من قبل لجنة أخلاقيات العلوم والتكنولوجيا بجامعة آنهوي للعلوم والتكنولوجيا (رقم الموافقة GZ2025-048)، والتُزم فيها بدقة بالمعايير الوطنية لرعاية حيوانات المختبر (GB/T 35892-2018) في الصين. يوضح الشكل 1 تصميم الدراسة.
تحضير المحاليل
تحضير معلق السيليكا:
عُقمت السيليكا البلورية (SiO₂، 80%، حجم الجسيمات 1–5 µm) بواسطة جهاز التعقيم بالبخار (autoclave). ثم وُزعت بودرة السيليكا المعقمة في محلول ملحي معقم للحصول على تركيز نهائي قدره 10 mg/mL، وجرى تجانس المعلق تماماً باستخدام مجانس بالموجات فوق الصوتية مباشرة قبل الإعطاء لضمان تعليق منتظم للجسيمات.
تحضير محلول DMSO:
تحت ظروف تعقيمية، خُفف DMSO (≥99.9%) بمحلول ملحي فسيولوجي معقم لتحضير محلول DMSO بتركيز 10% (v/v) تقريبًا، وتم تجانسه عن طريق التحريك بالموجات فوق الصوتية. حُقن كل فأر بمحلول DMSO بجرعة 0.9 g/kg، وفقًا لما تم وصفه سابقًا14,15.
الحيوانات التجريبية
استُخدم في هذه الدراسة اثنان وثلاثون فأراً ذكراً سليماً من سلالة C57BL/6J، تتراوح أعمارهم بين 8 و12 أسبوعاً، وتم تعودهم على بيئة المختبر لمدة أسبوع واحد قبل بدء التجارب. وُزعت الفئران عشوائياً على أربع مجموعات تجريبية (العدد = 8 لكل مجموعة) باستخدام طريقة عشوائية مولدة حاسوبياً، وهي: مجموعة التحكم، ومجموعة DMSO، ومجموعة السيليكا، ومجموعة السيليكا+DMSO. تم تحديد حجم العينة بناءً على دراسات سابقة استخدمت نفس نموذج السحار السيليسي في الفئران وبناءً على خبرتنا التجريبية الأولية، والتي أشارت إلى أن 8 حيوانات لكل مجموعة كانت كافية للكشف عن الاختلافات النسيجية المرضية والجزيئية بين المجموعات. وُضعت الحيوانات في ظروف مختبرية قياسية مع التحكم في درجة الحرارة، ودورة ضوء/ظلام مدتها 12 ساعة، مع إتاحة الوصول الحر إلى الطعام والماء. تم وضع نقاط النهاية الإنسانية قبل الدراسة، ولم يستوفِ أي من الحيوانات المعايير المحددة مسبقاً للقتل الرحيم المبكر.
إنشاء نموذج داء السحار السيليسي والتدخل الدوائي
تَمَّ تحفيز مرض السليكوز عن طريق تقطير أنفي واحد لـ 60 µL من معلق السيليكا البلورية المعقم (10 mg/mL). وبعد تحريض التخدير، وُضعت الفئران في وضعية الاستلقاء الظهري. وعندما لوحظ تنفس عميق وبطيء، تم تقطير 60 µL من معلق السيليكا بعناية في المنخرين، مما سمح باستنشاق المعلق تلقائياً إلى الرئتين16. وتلقت الفئران في مجموعة إعطاء DMSO حقناً داخل الصفاق بمحلول DMSO بجرعة ثابتة مرتين أسبوعياً، مع فاصل زمني يتراوح بين 3-4 أيام بين الحقن، لمدة شهر واحد متواصل. أما الفئران في المجموعات المتبقية فقد عوملت بشكل مماثل باستخدام حجم مساوٍ من المحلول الملحي المعقم بدلاً من ذلك. وأُجريت مراقبة يومية لوزن الجسم طوال فترة التجربة. وفي اليوم الثلاثين بعد إحداث النموذج، تم قتل جميع الفئران رحمةً، وجمعت أنسجة الرئة تحت ظروف معقمة. وقد نُفذ القتل الرحيم عن طريق خلع الفقرات العنقية بعد الإعطاء داخل الصفاق لمادة tribromoethanol (0.2 mL/10 g) لتحريض التخدير. حُفظت أجزاء من أنسجة الرئة في النيتروجين السائل لإجراء تسلسل الترانسكريبتوم. وثُبت جزء من الأنسجة في 4% بارافورمالدهيد لمدة 48 h قبل الصبغ الباثولوجي، بينما خُزنت الأنسجة المتبقية عند -80 °C للتجارب الجزيئية اللاحقة. وقد امتثلت جميع العمليات التي أُجريت على الحيوانات للإرشادات المؤسسية لأخلاقيات التعامل مع الحيوان.
أجرى باحثان، دون معرفتهما بتوزيع المجموعات التجريبية، تقييماً نسيجياً مرضياً بشكل مستقل، بما في ذلك حساب درجة أشكروبت للتليف (Ashcroft fibrosis score).
الفحص الباثولوجي الرئوي
تم تجفيف أنسجة الرئة المثبتة، وجعلها شفافة، ثم طمرها في قوالب بارافين، وبعد ذلك تم تقطيعها إلى مقاطع بسمك 5 µm.
صبغ الهيماتوكسيلين والإيوزين (HE): صُبغت المقاطع بالهيماتوكسيلين لمدة 3–5 min، ثم فُرقت في محلول حمضي، ومُيِّزت باللون الأزرق تحت ماء جارٍ، ثم صُبغت صبغة تباينية بالإيوزين لمدة 5 min. وبعد التجفيف باستخدام الإيثانول المتدرج، نُقّيت المقاطع في الزايلين وأُغلقت براتنج متعادل17.
صبغة ماسون ثلاثية الألوان (Masson’s trichrome staining): صُبغت المقاطع بالتتابع باستخدام الهيماتوكسيلين، وأحمر ليتشون-فوشسين الحمضي، وحمض الفوسفوموليبديك، والأخضر المضيء. وبعد التمايز الحمضي، جُففت المقاطع، ثم نُقيت باستخدام الزايلين، وثُبتت باستخدام الراتنج المتعادل18,19.
تسلسل الترانسكريبتوم
جُمعت أنسجة الرئة للفئران من المجموعات التجريبية الأربع فور القتل الرحيم وجُمِدت سريعاً في النيتروجين السائل. استُخلص الـ RNA الكلي باستخدام كاشف TRIzol وفقاً لتعليمات الشركة المصنعة. تم تقدير تركيز الـ RNA ونقاوته، كما قُيمت سلامة الـ RNA باستخدام جهاز Bioanalyzer مع البرنامج المدمج. اعتبرت العينات التي تزيد قيم RIN فيها عن 8.0 مقبولة. تضمنت عملية تحضير المكتبة إثراء الـ mRNA عبر poly(A) باستخدام حبيبات Oligo(dT)، وتفتيت الـ RNA، وتصنيع الـ cDNA، وربط المهايئات (adapter ligation)، وتضخيم الـ PCR. أُجري التسلسل على منصة Illumina، مما أنتج ما يقرب من 6.2–6.4 Gb من البيانات النظيفة لكل عينة. أُودعت جميع بيانات التسلسل الخام الناتجة عن هذه الدراسة في قاعدة بيانات Gene Expression Omnibus (GEO) تحت رقم الدخول GSE311671.
تمت محاذاة القراءات النظيفة مع الجينوم المرجعي لـ Mus musculus (mm8) باستخدام برنامج المحاذاة STAR. وتم قياس مستويات التعبير الجيني كعدد قراءات خام. وأجري تحليل التعبير التفاضلي باستخدام حزمة limma في لغة R. وقبل النمذجة الخطية، تم تحويل بيانات العد الخام باستخدام دالة voom لتقدير العلاقة بين المتوسط والتباين وتوليد أوزان الدقة. وتم تعديل قيم P الخام لاختبارات متعددة باستخدام طريقة بنجاميني-هوشبيرج (BH)، واعتُبرت الجينات التي كانت قيمة |log₂FoldChange| لها > 1.5 ومعدل الاكتشاف الكاذب (FDR) < 0.05 ذات تعبير تفاضلي. كما أُجريت تحاليل الإثراء الوظيفي باستخدام حزمة clusterProfiler في لغة R. وأُجري تحليل إثراء الوجود الجيني (GO) لتحديد فئات العمليات البيولوجية (BP)، والمكونات الخلوية (CC)، والوظائف الجزيئية (MF) المثرية بشكل ملحوظ، بينما أُجري تحليل إثراء مسارات موسوعة كيوتو للجينات والجينومات (KEGG) لتحديد مسارات التأشير المثرية بشكل ملحوظ. وتم تقييم دلالة الإثراء باستخدام اختبار توزيع فائق الهندسة، وعُدلت قيم P للمقارنات المتعددة باستخدام طريقة بنجاميني-هوشبيرج. واعتُبرت مصطلحات GO ومسارات KEGG التي كانت قيمة P المعدلة (padj) لها < 0.05 مثرية بشكل ملحوظ20,21,22,23.
الكشف عن طريق لطخة ويسترن
جُمِعت أنسجة رئة الفأر الطازجة وجُونِجِنت باستخدام حجم مناسب من منظم تحليل المقايسة المناعية الإشعاعية (RIPA). وبعد عملية الطرد المركزي، جُمِع الطافي، وحُدِّد تركيز البروتين باستخدام طقم مقايسة BCA للبروتين. ثم خُلطت العينات مع منظم التحميل وسُخِّنت عند 100 °C لمدة 10 min. وأُجري فصل البروتينات على هلامات الفصل الكهربائي للبروتينات باستخدام كبريتات دوديسيل الصوديوم وبولي أكريلاميد (SDS-PAGE) بتركيز 10% عند تيار 200 V لمدة 30 min. لاحقاً، نُقِلَت البروتينات كهربائياً إلى أغشية بولي فينيليدين فلورايد (PVDF) بتيار ثابت 300 mA لمدة 30 min. ثم حُجِب الغشاء باستخدام 5% من الحليب الخالي من الدسم، وحُضِن طوال الليل عند 4 °C مع الأجسام المضادة الأولية ضد β-Actin (1:1500)، وIL-6 (1:1000)، وSTAT3 (1:800)، وp-STAT3 (1:1500)، وMMP12 (1:800). وفي اليوم التالي، غُسِل الغشاء باستخدام TBST وحُضِن مع الجسم المضاد الثانوي في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 h، متبوعاً بعمليات غسيل إضافية باستخدام TBST. وتم تصوير حزم البروتين باستخدام ركيزة كيميائية مضيئة، وأُجري التحديد الكمي للبروتين باستخدام برنامج ImageJ.
أُجري تحليل Western blot باستخدام ثلاث مكررات بيولوجية مستقلة من كل مجموعة تجريبية. تم تحضير عينات البروتين من أنسجة رئة كل فأر على حدة، حيث مثلت كل مكررة بيولوجية حيواناً مستقلاً واحداً.
التحليل الإحصائي
تم تحليل جميع البيانات التجريبية باستخدام برنامج GraphPad Prism 9.5. وقد أجريت اختبارات التوزيع الطبيعي وتجانس التباين مسبقاً. استُخدم اختبار t-test لطلاب المقارنة بين مجموعتين، بينما اعتُمد اختبار ANOVA أحادي الاتجاه مقترناً باختبار Tukey اللاحق للمقارنة بين مجموعات متعددة. واعتُبرت القيمة P ≤ 0.05 ذات دلالة إحصائية.