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背景:支气管哮喘(简称哮喘)的发生发展和Th1/Th2免疫失衡密切相关。细颗粒物(PM2.5)可至Th1/Th2免疫失衡,是哮喘急性发作的重要原因。Notch信号通路和慢性气道炎症性疾病免疫失衡、气道重塑等病理生理过程密切相关。PM2.5加剧哮喘Th1/Th2免疫失衡和Notch信号通路的关系目前尚不清楚。目的:本研究给予哮喘小鼠模型雾化吸入PM2.5(510?g/m3),分离脾脏T淋巴细胞,通过检测脾脏T淋巴细胞Notch信号通路中受体Notch1及其下游Hes1的表达;脾脏T淋巴细胞Th1、Th2亚群比例;血清及支气管肺泡灌洗液(BALF)干扰素(IFN)-γ和白细胞介素(IL)-4的浓度,探讨Notch信号通路在PM2.5介导的哮喘小鼠Th1/Th2免疫失衡中的调控机制,从而明确PM2.5对哮喘急性发作的影响。方法:40只SPF级8周龄雌性BALB/c小鼠,按随机数字表法分为健康对照组、健康PM2.5组、哮喘组、哮喘PM2.5组,每组10只。采集兰州市天水南路交通主干线旁PM2.5;采用鸡卵清白蛋白(OVA)致敏和激发建立哮喘小鼠模型,雾化吸入PM2.5干预。肺功能仪测定小鼠肺功能。颈椎脱臼法处死小鼠,取4%多聚甲醛固定小鼠右肺组织做HE、AB-PAS和Masson染色,观察小鼠气道炎症细胞浸润、粘液分泌、气道平滑肌面积和胶原面积沉积。分离提纯小鼠脾脏T淋巴细胞;应用流式细胞术检测各组小鼠脾脏CD4+T淋巴细胞Thl、Th2细胞比例并计算Th1/Th2比值。采用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-PCR)法检测T淋巴细胞Notch1受体及其下游Hes1 m RNA的表达。采用蛋白免疫印迹(Western blot)法检测Notch1受体及其下游Hes1蛋白的表达;采集小鼠眼眶静脉血并分离血清,回收小鼠BALF并采集上清,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测血清和BALF中IFN-γ、IL-4浓度。结果:(1)模型建立及哮喘行为学改变:OVA致敏和激发可成功建立哮喘小鼠模型。哮喘组小鼠每次雾化激发后出现哮喘样症状如抓耳挠腮、烦躁不安、呼吸急促、腹肌痉挛、大小便失禁等反应;而健康对照组小鼠雾化后行为正常,呼吸平稳。(2)肺功能及病理学改变:哮喘组小鼠第0.1秒用力呼气末容积(FEV0.1)、第0.2秒用力呼气末容积(FEV0.2)、呼气峰流速(PEF)和呼出50%潮气量时的流速(EF50)值(0.48±0.05、0.84±0.18、8.32±1.04、4.59±0.37)ml/s均显著低于健康对照组(0.83±0.09、1.36±0.22、12.42±1.22、6.46±0.60)ml/s,Penh值(1.70±0.05)显著高于健康对照组(0.52±0.15)(均P<0.01);PM2.5干预后健康PM2.5组和哮喘PM2.5组小鼠FEV0.1、FEV0.2、PEF和EF50(0.60±0.05、1.01±0.12、9.63±0.70、5.11±0.29)ml/s和(0.32±0.09、0.57±0.14、6.36±0.63、3.04±0.56)ml/s均显著低于各自对照组,Penh值(1.04±0.23)和(2.03±0.33)显著高于各自对照组(均P<0.01)。通过HE、AB-PAS和Masson染色观察到哮喘小鼠气管及细支气管周围存在大量炎症细胞浸,气道粘液高分泌;支气管壁周围嗜酸性粒细胞计数、杯状细胞占上皮细胞百分比、炎症细胞评分、粘液分泌评分及管壁周围胶原沉积明显增加,符合哮喘气道炎症的病理改变。PM2.5干预后,与各自的对照组比较,健康PM2.5组气管及血管周围可见炎症细胞浸润;哮喘PM2.5组气道管腔明显狭窄,肺泡结构破环明显,气管血管周围蓝色胶原沉积进一步加重,上皮下纤维化进一步加重,气道管腔及肺泡间隔内可见PM2.5沉积。(3)Th1、Th2亚群比例及Th1/Th2比值:哮喘组Th1%和Th1/Th2比值(27.58±2.86)%和(8.38±0.97)均明显低于健康对照组(34.50±2.25)%和(18.10±3.52)(均P<0.01);健康PM2.5组(29.29±2.01)%、(10.88±0.67)和哮喘PM2.5组(24.47±2.56)%、(6.23±0.73)均分别低于各自对照组(P<0.05)。哮喘组Th2%(3.30±0.23)%明显高于健康对照组(1.96±0.33)%(P<0.01);健康PM2.5组和哮喘PM2.5组Th2%(2.70±0.18)%和(3.94±0.15)%均分别显著高于各自对照组(均P<0.01)。(4)Notch1及Hes1 m RNA表达:哮喘组T淋巴细胞Notch1及Hes1 m RNA含量(1.54±0.27、1.57±0.44)较健康对照组(0.88±0.22、0.76±0.16)明显增加,(均P<0.01);健康PM2.5和哮喘PM2.5组(1.22±0.14、1.12±0.23)和(2.09±0.50、1.93±0.40)均分别高于各自对照组(P<0.05或P<0.01)。(5)Notch1及Hes1蛋白表达:哮喘组T淋巴细胞Notch1及Hes1蛋白含量(1.05±0.11、0.94±0.08)较健康对照组(0.46±0.08、0.66±0.08)明显增加,(均P<0.01);健康PM2.5和哮喘PM2.5组(0.69±0.06、0.79±0.11)和(1.27±0.16、1.32±0.08)均分别高于各自对照组(P<0.05或P<0.01)。(6)血清和BALF中IFN-γ、IL-4水平:哮喘组血清和BLAF中IFN-γ浓度[(280.3±58.6,383.7±55.3)pg/ml]较健康对照组[(452.3±109.9,512.8±76.7)pg/ml]明显降低(均P<0.01);健康PM2.5组[(352.7±58.1,451.3±61.8)pg/ml]和哮喘PM2.5组[(195.6±30.6,299.2±29.0)pg/ml]均分别低于各自对照组(P<0.05或P<0.01)。哮喘组血清和BALF中IL-4浓度[(399.1±96.9,412.5±53.6)pg/ml]较健康对照组[(208.0±68.1,209.5±26.4)pg/ml]明显升高(均P<0.01);健康PM2.5组[(304.2±38.2,320.6±58.7)pg/ml]和哮喘PM2.5组[(493.3±162.5,507.9±138.8)pg/ml]均分别高于各自对照组(P<0.05或P<0.01)。(7)相关性分析:基础状态及PM2.5干预后,Notch1、Hes1m RNA和蛋白表达与Th2%、IL-4浓度呈正相关;与Th1%、Th1/Th2比值及IFN-γ浓度均呈负相关。Th1%、Th1/Th2比值与IFN-γ浓度呈正相关;Th2%与IL-4浓度呈正相关,Th1/Th2比值与IL-4浓度呈负相关(P<0.05或P<0.01)。结论:(1)OVA致敏和激发可成功建立哮喘小鼠模型;(2)哮喘小鼠存在Th1/Th2免疫失衡,且以Th2细胞升高为主;BALF及血清中IFN-γ水平降低,IL-4水平升高,哮喘小鼠存在明显的以Th2细胞占优的免疫失衡,并可导致炎症反应,PM2.5可加剧该免疫失衡和炎症反应;(3)哮喘小鼠脾脏T淋巴细胞Notch1、Hes1 m RNA和蛋白的表达均明显增加,存在Notch信号通路异常活化;PM2.5可使哮喘小鼠Notch1、Hes1m RNA和蛋白的表达进一步增加;(4)各组小鼠Notch1、Hes1 m RNA和蛋白与Th1/Th2呈负相关,与BALF和血清中IFN-γ呈负相关,IL-4呈正相关;PM2.5可能通过激活Notch信号通路加剧哮喘小鼠Th1/Th2免疫失衡。