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目的:STAT6是一个转录因子,主要由细胞因子IL-4、IL-13激活并导致Th2细胞分化,而Th2细胞在哮喘等变应性疾病的病因和发病机理中发挥重要作用。本研究通过建立小鼠变态反应气道炎症动物模型,观察STAT6在变态反应气道炎症中的表达以及DNA疫苗对STAT6的影响,探讨DNA疫苗对小鼠变态反应性气道炎症的治疗作用及作用机制;通过用重症哮喘患者血清诱导正常人气道上皮细胞株(16HBE),观察上皮细胞STAT6的表达变化以及地塞米松对其干预作用,初步探讨重症哮喘患者血清对气道上皮细胞STAT6的影响。
方法:本研究分二个部分进行:
第一部分:
1.pcDNA-Der p2表达质粒的提取:屋尘螨Der p2变应原DNA疫苗(pcDNA-Der p2)的构建已完成。用去内毒素质粒提取试剂(MAXIPREP GFⅡTM Endo-Free Kit)大量提取质粒,其操作步骤按说明书进行。
2.小鼠的分组与免疫:32只BALB/c小鼠随机分为四组,每组8只。分别为正常对照组(A组)、pcDNA3.1对照组(B组)、DNA疫苗组(C组)和哮喘组(D组)。B组、C组和D组首先用10μg rDer p2和10μg尘螨提取物+4mg硫酸盐铝钾致敏小鼠,然后在第8、9天鼻内滴注rDer p2建立变应原诱导的变态反应气道炎症小鼠模型,在第10天和第25天分别予pcDNA3.1质粒、pcDNA-Der p2、或PBS接种,在第39天再次鼻内滴注rDer p2进行激发。正常对照组只使用PBS液。
3.支气管肺泡灌洗,进行细胞分类、计数及细胞因子测定:通过支气管肺泡灌洗观察小鼠气道炎症细胞的浸润情况。暴露小鼠气管并插入套管,用1000μl冰冷的磷酸盐缓冲液(PBS)逐渐滴入到肺内,反复抽吸2次,回收支气管肺泡灌洗液(BALF)>800μl,测定BALF中细胞总数及分类。用ELISA法测定BALF中IL-4、IL-13的水平。
4.组织学检查:在末次激发后24小时,离体肺组织,用10%中性甲醛固定,石蜡包埋,常规切片。观察肺组织的大体形态,使用HE染色法观察细胞浸润情况;利用过碘雪天酸(PAS)染色检测杯状细胞分泌粘液情况。对肺部炎症改变的组织病理学进行评分。
5.肺组织STAT6和NF-κB的免疫组织化学染色:其操作步骤按说明书进行
6.血清中Der p2特异性抗体水平的测定:末次激发后24小时,四组小鼠分别取血0.8ml。采用ELISA法测定Der p2特异性IgE水平。
第二部分:
1.用MTT比色法测定重症哮喘患者血清对16HBE增殖的影响,以及地塞米松对细胞增殖的抑制作用。
2.将16HBE随机分为正常对照组(A组)、哮喘组(B组)和地塞米松干预组(C组),分别用健康人血清、重症哮喘患者血清、重症哮喘患者血清+地塞米松刺激,免疫荧光法测定上皮细胞STAT6表达改变。
3.统计学分析:采用SPSS11.5统计软件包统计学处理,各组数据用x±s表示,进行t检验、方差分析,P<0.05为有显著性差异。
结果:
1.组织学分析发现:变应原致敏的小鼠气道炎症非常显著,屋尘螨变应原DNA疫苗接种可抑制气道炎症反应。注射pcDNA3.1质粒对变应原诱导的气道炎症无抑制作用。组织病理学评分分析,DNA疫苗接种组较pcDNA3.1对照组、哮喘组,血管和支气管周围的细胞浸润程度明显减少,(P<0.01);哮喘组和质粒对照组可见炎性细胞广泛浸润,杯状细胞增生、粘蛋白产生,而DNA疫苗组,气道炎症范围和细胞浸润程度均明显减少,杯状细胞增生减少、粘蛋白产生减少。
2.BALF中嗜酸性粒细胞的浸润和细胞因子表达水平:通过形态测定分析,Der p2免疫小鼠BALF中嗜酸性粒细胞(EOS)数量增多,DNA疫苗接种组较哮喘组减少(P<0.01),而pcDNA3.1质粒对EOS的渗出几乎无作用。Der p2免疫小鼠BALF中IL-4、IL-13的水平增高,DNA疫苗接种组较哮喘组BALF中IL-4、IL-13的水平降低(P<0.01),而pcDNA3.1质粒对IL-4、IL-13的产生几乎无作用。
3.STAT6和NF-κB在肺组织中的表达:Der p2免疫小鼠肺组织STAT6和NF-κB的表达增多,DNA疫苗接种可以减少STAT6和NF-κB的表达。pcDNA3.1质粒对STAT6和NF-κB的表达几乎无作用。
4.DNA疫苗可抑制IgE合成:末次变应原激发后,Der p2免疫小鼠的Det p2特异性IgE水平提高。与哮喘组相比,DNA疫苗组Der p2特异性IgE水平降低,而pcDNA3.1质粒对IgE的产生几乎无作用。
5.20%浓度的重症哮喘患者血清能明显诱导16HBE细胞株增殖(平均A值为0.543±0.112),与对照组(平均A值为0.203±0.032)相比较差异明显(P<0.01),地塞米松并不能抑制其增殖。
6.B组气道上皮细胞STAT6表达水平明显高于A组,而C组与B组相比较无明显差异。
结论:
1.屋尘螨Der p2变应原免疫小鼠肺组织STAT6表达增多,DNA疫苗免疫治疗可以减少STAT6的表达。
2.编码变应原的DNA疫苗可抑制变应原特异性IgE的形成,抑制肺组织中IL-4、IL-13的生成和NF-κB的表达,而抑制变应原诱导的气道炎症,故编码屋尘螨主要变应原Der p2的DNA疫苗能有效抑制变应原诱导的小鼠变应性气道炎症。
3.重症哮喘患者血清诱导人气道上皮细胞株(16HBE)后,上皮细胞STAT6表达水平增强,地塞米松不能抑制重症哮喘血清诱导的气道上皮细胞STAT6的表达。