P物质在奶牛临床型乳腺炎肾组织中的作用

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  【摘 要】应用组织化学和免疫组织化学方法对正常与临床型乳腺炎奶牛肾组织中P物质表达水平、炎性细胞以及肥大细胞的活力、组化性质的变化进行了研究。结果表明:P物质在奶牛临床型乳腺炎肾间质中异常丰富,同时在皮质的肾小管间质及血管周围均有高水平的表达,呈单根或交错呈网状走行,并与肥大细胞串联及相邻排列,而MC和炎性细胞也急剧增多,它们均极显著高于正常奶牛(p﹤0.01),并与P的表达水平相吻合。结论:P物质参与乳腺炎病理过程中所致肾组织损伤与肾功能衰竭的病理进程。
  【关键词】奶牛;临床型乳腺炎;肥大细胞;P物质;肾损伤
  奶牛乳腺炎(Bovine mastitis)是引起奶牛养殖业重大经济损失的主要疾病之一。它不仅危害奶牛健康,降低产奶量,影响奶的品质及奶牛繁殖性能,而且治疗期间长期使用抗生素,致使牛乳中抗生素残留和耐药菌株的出现,造成治疗难度的增加,并严重危害了人类健康和奶牛业产品的市场竞争力。目前,兽医领域正积极开展乳腺炎非抗生素治疗药物的研究,尤其是在抗生素中药替代物方面,有较多的报道。但是,多数研究仍主要沿用了抗生素治疗中单纯抗菌的思路,即只注重对微生物的杀灭,而忽视了奶牛本身的炎症反应所引起的微循环障碍问题。近年来国内外许多学者已经把研究重点集中在提高机体的自然抗病能力上。作为机体主要的天然免疫细胞——肥大细胞(Mast Cell, MC)以及神经肽P物质(Substance P, SP)来说,研究已发现在肠易激综合征发病机制中起到重要作用[1];并参与多器官衰竭的病理生理机制[2];同时也发现在增生性瘢痕、扁平苔藓、变态性皮炎、白癜风等皮肤性疾病的发展中起关键作用[3-6]。但二者在乳腺炎发病机制中对肾脏发挥何种作用,仍未见报道。本实验主要研究奶牛乳腺炎发病机制中,肾组织中P物质的作用,揭示奶牛乳腺炎发病过程中所致多器官衰竭的病理机制,为奶牛乳腺炎的预防和治疗提供免疫学的治疗途径,在临床有广阔的应用前景。
  1.材料与方法
  1.1材料
  1.1.1 实验材料
  正常奶牛肾脏(4例)与临床型乳腺炎奶牛肾脏的标本(2例)分别采自宁夏新城牛羊屠宰场。
  1.1.2 试剂 甲苯胺蓝为Serva产品;阿尔辛蓝(Alcian blue)和蕃红O(Safranin O) 均为Sigma产品;兔抗鼠P物质多克隆抗体、生物素化的羊抗兔IgG抗体、链酶亲和素-生物素-过氧化物酶复合物(SABC复合物)、5%BSA封闭液、浓缩型DAB试剂盒等均购自武汉博士德生物工程有限公司;其他有机和无机试剂均为AR级。
  1.2 方法
  1.2.1肾组织的取材与切片的制备
  将正常及临床型乳腺炎奶牛的肾组织用0.9% Nacl冲洗2-3次,切成3-5mm大小的组织块,分别放入10%的中性甲醛固定48h,制备5um厚的不连续石蜡切片。
  1.2.2肾组织的病理学观察 H.E染色检测临床型乳腺炎肾组织的病理学变化。
  1.2.3肾组织肥大细胞的检测 正常及临床型乳腺炎肾组织切片按常规脱蜡﹑复水,然后投入甲苯胺蓝-高锰酸钾染液中染1min,30%乙醇-PBS(pH7.3)分色。镜下控制分色时间,快速脱水﹑透明﹑封片,以显示临床型乳腺炎肾组织肥大细胞的形态、分布﹑数量及脱颗粒状态。
  1.2.4肾组织肥大细胞颗粒异质性的检测 切片按常规脱蜡、复水,转入PBS(pH7.3)中5min,随即在含0.5% Alcian blue 8GX的3%醋酸溶液中40min,PBS冲洗5min,入含0.25% Safranin O的0.25mol/L盐酸溶液中染色1min,PBS冲洗,快速脱水﹑透明并封片,显示临床型乳腺炎肾组织肥大细胞颗粒的异质性。
  1.2.5 P物质表达水平的检测 切片常规脱蜡复水,用3%H2O2孵育10min,以阻断内源性过氧化物酶,蒸馏水冲洗,浸入0.01mol/L枸橼酸盐缓冲液(PH6.0),92~98℃水浴处理15min,进行抗原修复,待自然冷却后,PBS冲洗,滴加5%BSA封闭液20 min,甩去多余的液体,滴加兔抗鼠P物质多克隆抗体(1:100)30~50ul,37℃孵育1h,PBS冲洗,滴加生物素化的羊抗兔IgG抗体30~50ul,37℃孵育20min,PBS冲洗,滴加SABC复合物,37℃孵育20min ,PBS冲洗,DAB室温显色,镜下控制显色时间,蒸馏水冲洗终止反应,苏木精或改良甲苯胺蓝复染,常规脱水、透明、封片。阴性对照以PBS代替一抗,其余步骤同上。小肠为阳性对照。以显示肾组织P物质的表达水平及P物质与肥大细胞的相关性。
  1.3 数据处理
  在400 倍放大视野中分别计数正常与临床型乳腺炎奶牛肾组织横切不连续切片10个视野的炎性细胞数、肥大细胞数和其中脱颗粒数,所有数据进行统计学处理,其结果用X±S表示。均数比较采用t检验进行显著性分析。
  2. 结果
  2.1 肾组织的病理组织学变化
  表1 正常与临床型乳腺炎奶牛肾组织炎性细胞、肥大细胞及其脱颗粒数量的变化(个/视野)
  组别 炎性细胞 肥大细胞数 脱颗粒数
  正常奶牛 127.70±10.30 53.68±13.70 10.50±2.78
  乳腺炎奶牛 254.90±13.25* 147.30±15.20* 28.40±6.60*
  注 “*”为差异极显著(P﹤0.01)
  临床型乳腺炎奶牛肾组织的炎性细胞迅速增加,极显著的高于正常奶牛(p﹤0.01),主要浸染在肾小管基膜、肾小球囊壁层和肾小球内。(表1、图1-2)。
  2.2 肾组织肥大细胞的变化
  临床型乳腺炎奶牛肾组织MC主要分布在皮质的肾小管间质,肾小囊壁层及血管周围,有的已嵌入肾小管上皮细胞,甚至迁移到肾小管腔内。主要呈圆形、椭圆形和不规则形等,大小不一,胞质内充满了异染颗粒,并具有明显的脱颗粒现象。   MTB染色显示,临床型乳腺炎奶牛肾组织肥大细胞急聚增多,极显著的高于正常奶牛(p﹤0.01)(表1、图3-4)。
  2.3肾组织肥大细胞组化性质的变化
  经AB-S染色显示,正常奶牛肾组织MC呈红染、红蓝混染和蓝染三种;临床型乳腺炎奶牛肾组织MC多数为蓝染颗粒,少数为红染、红蓝混染,即多数为黏膜肥大细胞,少数为结缔组织肥大细胞。
  2.4 肾组织SP表达水平的变化
  表2 正常与临床型乳腺炎奶牛肾组织中P物质表达水平的变化(个/视野)
  组别 肥大细胞 阳性细胞 阳性率(%)
  正常奶牛 53.68±13.70 10.01±5.43 18.65±1.78
  乳腺炎奶牛 147.30±15.20* 118.76±10.3* 80.62±9.40*
  注 “ * ”为差异极显著(P﹤0.01)
  SP免疫反应阳性纤维,在正常肾间质中表达较弱,呈单根走行(图5);在临床型乳腺炎肾间质中异常丰富,同时在皮质的肾小管间质及血管周围均有高水平的表达(图6)。且SP表达有些已嵌入肾小管上皮细胞,其单根或交错呈网状走行,并与肥大细胞串联及相邻排列,极显著的高于正常奶牛(p﹤0.01)(表2)。
  3.讨论
  3.1临床型乳腺炎奶牛肾组织中MC数量的变化及作用
  本研究发现,临床型乳腺炎奶牛炎性细胞开始浸染肾小管基膜、间质及血管周围,肾小囊壁层,少量的浸染肾小球,极显著的高于正常奶牛,同时肥大细胞及其脱颗粒也与其变化相吻合。这意味着病原菌感染乳腺并在此定居后,很快扩散到机体的重要器官——肾脏,使肾组织黏膜MC细胞受到抗原刺激而被激活,呈现过度活化状态,并脱颗粒释放大量的炎性介质,如组胺、白三烯(LTs)、肿瘤坏死因子-a(TNF-a)、激肽、趋化因子及前列腺素等,使循环血液中的白细胞流动速度减慢,粘附于血管内皮细胞表面,并穿越内皮到达肾脏炎症部位[7],便出现了大量炎性细胞浸染肾组织,同时,细胞粘附分子(ICAM-1)还可介导T细胞与肾间质细胞相互作用,促使T细胞激活、增殖,加重肾脏的毒性作用[8],造成肾脏的损伤;此时白三烯 (LTs),也可促进炎性细胞向肾组织迁徙、聚集,造成大量的炎性细胞在乳腺炎肾组织浸染,释放炎性介质导致肾组织损伤[9]; 肿瘤坏死因子(TNF-α)与肾血管内皮细胞表面存在TNF-α受体结合,直接损伤肾血管 [10];组胺可与α-干扰素协同活化NK细胞,从而放大NK细胞杀伤作用[11],加剧肾血管内皮细胞的损伤;同时肾组织中的肥大细胞多围绕血管分布,呈现脱颗粒状态,这可使肥大细胞对微血管中的一些理化和生物学变化作出的最快反应。即引起微血管的扩张,使渗出增加,炎性介质浸润增多,最终导致肾功能衰竭。
  3.2 P物质对临床型乳腺炎奶牛肾组织MC活力的影响
  P物质是迄今为止发现最早,活性最多的一种神经肽,属速激肽家族,在人体内分布广泛,具有复杂的生理功能[12]。目前研究表明, P物质是神经参与炎性反应的重要介质.它增多和减少,已经被视为导致疾病发生的病理学基础 [13-14]。肾脏感觉神经纤维末梢受到病原微生物的刺激而产生伤害性神经信号,继而可能引起多种存在于传入神经末梢中的生物学活性物质及促炎介质的释放,使局部小血管扩张、渗出,通透性增加,进一步促进肾组织局部炎症的发生,加重肾组织的损伤[15]。本研究也观察到临床型乳腺炎肾组织P物质表达水平显著增强。
  有学者曾报道了“人皮肤经络线上神经与MC联接的突触样结构[16-17];发现与MC突触样联接的神经纤维末梢内有P物质免疫反应的囊泡,提示递质可能为P物质[18],并发现MC表面还存在着P物质特异性受体NK-1R。本研究发现,临床型乳腺炎肾组织中MC多数串联在P物质神经纤维末梢,或分布于P物质神经纤维周围,并伴有明显的脱颗粒现象。P物质神经纤维纵横交错,与MC形成突触样结构,而且P物质的表达水平和MC的数量极显著高于正常肾脏。提示P物质和MC参与乳腺炎发病过程中而导致肾组织损伤。其机制可能是P物质直接刺激肾组织中初级传入神经末梢,引起肥大细胞及大量炎性细胞的浸润,表现数量急增,呈现过度活化和显著的脱颗粒状态,释放组胺,TNF-α,5-羟色胺等介质,而这些活性介质联合作用又引起相邻神经侧枝释放P物质,P物质又与MC膜上的NK-1受体结合,作用于G蛋白和蛋白激酶C来刺激MC脱颗粒释放活性介质等,这样的过程周而复始,产生级联效应,加重肾组织的损伤,推波助澜炎症的发展,最终导致肾功能衰竭。当炎症失控时将会导致全身多器官衰竭。
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  作者简介:谈永萍(1967—),女,宁夏石嘴山人,西南民族大学生命科学与技术学院高级实验师,研究方向:动物医学。
  作者手机:18215672393
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