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目的:
支气管哮喘(哮喘)是一种由多种炎症细胞和细胞组分参与的慢性气道变应性炎症性疾病,其炎症细胞与其自身分泌的细胞因子互相影响,构成了庞大的、错综复杂且效应广泛的细胞因子网络,从而构成哮喘慢性炎症持续和发展的病理生理基础。目前,哮喘的发病机制尚未完全阐明,但主要与气道的过度免疫反应有关。
在免疫系统中,leptin可调节免疫细胞的增殖和活化,促进细胞因子如:IL-6,IL-Iβ、TNF-a的合成,促使免疫反应向Th1方向漂移与炎症反应,促进T细胞介导的细胞毒反应和NK细胞的活化增殖。近来许多研究表明:leptin和哮喘有密切的关系,leptin与其配体结合后的信号转导主要通过jak-stat3途径来完成。1eptin通过Jak/Stat途径,激活Stat3而诱导目的基因表达,促进下游细胞因子的合成,进而促进炎症反应。
本次实验通过研究LEPTIN、STAT3及IL-6在哮喘大鼠肺组织的表达,及其与气道炎症的关系和影响,探讨糖皮质激素和白三烯受体拮抗剂对leptin,stat3和IL-6的影响和对气道炎症的调控作用。
方法:
1.大鼠的分组与免疫:SD大鼠随机分为正常对照组(A组)、支气管哮喘组(B组)、Dexamethasone治疗组(C组)和Montelukast治疗组(D组),每组8只。用新鲜配制的OVA混悬液1ml(100mgOVA和100mg氧氧化铝干粉加入1ml生理盐水制成),分别于第一天腹腔注射1ml致敏,于第15天起超声雾化吸人1%的OVA.生理盐水激发,每天二十分钟,一共7天,建立支气管哮喘动物模型。Dexamethasone组在激发哮喘前半小时腹腔注射Dexamethasone 0.2mg/只,Montelukast组在激发哮喘前1.5小时用Montelukast溶于蒸馏水中灌胃1mg/只,哮喘组在动物致敏激发支气管哮喘前,不给予任何药物处理。实验对照组动物第一天用生理盐水1ml腹腔注射,然后第15天起超声雾化吸人生理盐水激发,每天二十分钟,一共7天。
2.支气管肺泡灌洗,进行细胞分类、计数:通过支气管肺泡灌洗观察大鼠气道炎症细胞的浸润情况。暴露大鼠气管并插入套管,用2ml生理盐水逐渐滴入到肺内,反复抽吸3次,回收支气管肺泡灌洗液(BALF)约5ml,测定BAIF中细胞总数及分类。
3.组织学检查:取右肺中叶组织,10%甲醛溶液固定,常规石蜡包埋,切片。观察肺组织大体形态,使用HE染色法观察细胞浸润情况。
4.肺组织1eptin、STAT3、IL-6免疫组织化学染色,其操作步骤按说明书进行。
结果:
1.哮喘大鼠模型的建立:①实验过程中观察:实验中哮喘大鼠激发后烦躁不安,呼吸急促,抓鼻,喷嚏,严重者口鼻、爪子轻度紫绀,行动迟缓或俯伏不动。②哮喘大鼠BALF白细胞分类计数以及嗜酸性粒细胞较正常大鼠明显增加。③支气管-肺组织HE染色示:哮喘组大鼠肺组织切片可见支气管和血管周围及其管腔内炎性细胞浸润,以嗜酸性粒细胞及淋巴细胞渗出为主;支气管粘膜上皮水肿、变性和脱落;毛细血管扩张,充血,细小的支气管内可见粘液栓,细支气管和小血管的管壁轻度增厚,肺泡腔融合扩大,周围组织水肿。以上特点表明大鼠哮喘模型复制成功。
2.病理组织学改变特点:正常组大鼠肺组织切片未见或偶见极轻度的病理损伤;周围血管和支气管偶见极少量炎性细胞,但未见嗜酸性粒细胞;肺泡结构完整;周围组织无水肿,气道上皮细胞无损伤。哮喘组大鼠肺组织切片可见支气管和血管周围及其管腔内炎性细胞浸润,以嗜酸性粒细胞及淋巴细胞渗出为主;支气管粘膜上皮水肿、变性和脱落;毛细血管扩张,充血,细小的支气管内可见粘液栓,细支气管和小血管的管壁轻度增厚,肺泡腔融合扩大,周围组织水肿。Dexamethasone组大鼠肺组织切片显示炎症明显好转,支气管及血管周围及管腔内可见轻度炎性细胞浸润,偶见少许嗜酸性粒细胞浸润;支气管粘膜上皮基本完整,粘膜轻度水肿。Montelukast组支气管及血管周围及管腔内可见轻-中度炎性细胞浸润,嗜酸性粒细胞少见,支气管粘膜上皮有轻-中度损伤,中度肺泡及细支气管水肿。
3.BALF中白细胞的数量和分类计数的水平:通过形态测定分析,哮喘组大鼠BALF中白细胞总数(62.31±3.16),嗜酸性粒细胞(EOS)(6.52±1.29)以及淋巴细胞(8.38±1.21)和中性粒细胞(7.57±1.18)数量较正常对照组白细胞总数(23.31±1.81),嗜酸性粒细胞(0.48±0.30)以及淋巴细胞(0.94±0.19)和中性粒细胞(0.91±0.21)明显增多,Dexamethasone组白细胞总数(39.50±4.44),嗜酸性粒细胞(1.48±0.37)以及淋巴细胞(2.70±0.56)和中性粒细胞(4.99±0.94)和Montelukast组自细胞总数(44.54±1.33),嗜酸性粒细胞(1.76±0.35)以及淋巴细胞(3.03±0.48)和中性粒细胞(3.01±0.55)较哮喘组明显减少,它们之间的差异有统计学意义(P<0.01)。
4.leptin在肺组织的表达:用免疫组化方法发现leptin在支气管上皮细胞和肺泡巨噬细胞呈阳性表达,正常对照组有少量在支气管上皮表达,哮喘组表达明显增多,Dexamethasone组和Montelukast组表达都比哮喘组更加增强。哮喘组(5.22±0.58)和正常组(2.98±0.51)之间比较,差异有统计学意义(P<0.01);Dexamethasone组(5.61±0.27)和Montelukast组(5.43±0.36)与哮喘组(5.22±0.58)之间比较,差异有统计学意义(P<0.01)。STAT3在肺组织的表达:STAT3在气道上皮细胞、巨噬细胞和淋巴细胞呈阳性表达,正常对照组有少量在支气管上皮表达,哮喘组表达明显增多,Dexamethasone组和Montelukast组表达都减少。哮喘组(4.67±0.69)和正常组(2.52±0.33)之间比较,差异有统计学意义(P<0.01);Dexamethasone组(2.95±0.48)和Montelukast组(3.05±0.53)与哮喘组(4.67±0.69)之间比较,差异有统计学意义(P<0.01)。IL-6在肺组织的表达:IL-6在巨噬细胞,淋巴细胞,支气管黏膜上皮细胞呈阳性表达,正常对照组有少量在支气管上皮表达,哮喘组表达明显增多,Dexamethasone组和Montelukast组表达都减少。哮喘组(5.32±0.56)和正常组(2.87±0.54)之间比较,差异有统计学意义(P<0.01);Dexamethasone组(3.26±0.74)和Montelukast组(3.40±0.74)与哮喘组之间比较,差异有统计学意义(P<0.01)。
5.Dexamethasone组和Montelukast组相比较,leptin,STAT3和IL-6表达差异无统计学意义(P>0.01)。
6.Person相关性分析:在正常对照组,leptin,STAT3和IL-6表达较少,故未做相关性分析;在哮喘组,LEPTIN和STAT3(r=0.566,P=0.000),STAT3和IL-6(r=0.525,P=0.001)在大鼠肺组织中的表达呈线性正相关;在Dexamethasone组,LEPTIN和STAT3在大鼠肺组织中的表达无相关性,STAT3和IL-6(r=0.668,P=0.000)在大鼠肺组织中的表达呈线性正相关;在Montelukast组,LEPTIN和STAT3在大鼠肺组织中的表达无相关性,STAT3和IL-6(r=0.853,P=0.000)在大鼠肺组织中的表达呈线性正相关。
结论:
1.哮喘大鼠leptin,stat3和IL-6在气道上皮表达明显增多,且呈线性正相关,说明它们可能都参与了哮喘气道免疫炎症过程;
2.Dexamethasone和Montelukast可抑制中性粒细胞和肺巨噬细胞在气道的跨膜过程,调控JAK-STAT3途径和IL-6的表达;
3.Dexamethasone和Montelukast,不能抑制leptin在气道的表达,可能与其调控TH1/TH2失衡状态,促进leptin在局部的表达有关。