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编号:10214847
糖皮质激素对哮喘豚鼠肺组织IL-5 mRNA表达及嗜酸性粒细胞浸润的影响
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第2期
     作者:毕玉田 杨肇亨 王长征

    单位:毕玉田 杨肇亨 第三军医大学附属大坪医院呼吸内科 重庆,400042;王长征 附属新桥医院呼吸内科研究所 重庆,400037

    关键词:哮喘;嗜酸性粒细胞;白细胞介素-5;原位杂交;地塞米松

    第三军医大学学报990207 提要 目的:探讨哮喘时嗜酸性粒细胞(Eos)浸润与IL-5 mRNA表达的关系以及糖皮质激素对其影响。方法:采用孵蛋白(OA)吸入致敏制作豚鼠哮喘模型,在诱发哮喘24 h后,检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中不同密度的Eos的数量及其百分比,肺组织中原位IL-5 mRNA的表达,以及地塞米松预防用药6 d对其变化的影响。结果:①哮喘组BALF中Eos总数增加,低密度Eos(HEo)增加尤为显著;肺组织中IL-5 mRNA原位表达水平显著增加(P<0.01);②与哮喘组比,地塞米松预防用药后Eos计数及HEo百分比显著减少(P<0.01);③相关分析发现,IL-5 mRNA表达水平与Eos总数(r=0.688,P<0.01)及HEo百分比显著正相关(r=0.582,,P<0.01)。结论:哮喘豚鼠肺组织IL-5 mRNA表达的增加与BALF中Eos数量增多密切相关。抑制IL-5 mRNA表达可能是糖皮质激素减少Eos浸润及治疗支气管哮喘的重要机制之一。
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    中图法分类号 R562.25

    Effects of glucocorticoid on interleukin 5 mRNA expression and eosinophil infiltration in the lung tissue of asthmatic guinea pigs

    Bi Yutian, Yang Zhaoheng, Wang Changzheng

    (Department of Respiratory Diseases, Daping Hospital, Third Military Medical University, Chongqing, 400042)

    Abstract Objective: To explore the relationship between interleukin 5 (IL-5) mRNA expression and eosinophil (Eos) infiltration in the lung tissue of asthmatic guinea pigs and the effects of glucocorticoid on it. Methods: Guinea pigs were randomized into the control group (CG), asthmatic group (AG) and dexamethasone-pretreated group (DPG). The animals in AG were sensitized by exposure to aerosolized ovalbumin to establish the model of asthma and those in DPG were treated likewise except for intraperitoneal injection of dexamethasone 6 h before the exposure. Twenty-four hours later, the counts of total Eos, hypodense eisinophil (HEo) and normal dense eosinophil (NEo) in the bronchoalveolar lavage (BALF) were measured. The changes in the percentage of HEo and NEo, IL-5 mRNA in situ expression and the effects of dexamethasone on them were determined. Results: ① The counts of total Eos and the percentage of HEo in BALF and IL-5 mRNA expression in the lung tissue in AG were significantly increased (P<0.01) as compared with CG. ② The three parameters in DPG were significantly reduced in DPG as compared with AG (P<0.01). ③ IL-5 mRNA expression was significantly correlated with the counts of total Eos (r=0.688, P<0.01) and percentage of HEo (r=0.582, P<0.01) in BALF. Conclusion: The enhancement of IL-5 mRNA in the lung tissue is closely associated with the increase in total counts of Eos. Inhibition of IL-5 mRNA expression in the lung tissue might be one of the important mechanisms of using glucocorticoid to reduce infiltration of Eos in the lung tissue to treat asthma.
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    Key words asthma; eosinophil; interleukin 5; in situ hybridization; dexamethasone; guinea pig

    支气管哮喘是一种以嗜酸性粒细胞(Eos)、肥大细胞反应为主的气道慢性炎症[1]。Eos通过释放颗粒蛋白导致上皮损伤,Eos也可产生白三烯、PAF,导致支气管痉挛、粘液分泌增多,从而导致哮喘的发生[2]。IL-5是主要由Th2类淋巴细胞产生的特异作用于Eos的细胞因子,被认为是抑制Eos凋亡的细胞因子[3]。抗IL-5抗体可阻止抗原诱发的哮喘Eos浸润和气道高反应性[4]。糖皮质激素治疗哮喘的重要机制之一即为抑制IL-5的产生[5]。本研究采用卵蛋白吸入诱发豚鼠哮喘模型,分析支气管肺泡灌洗液(BALF)Eos细胞数目改变。检测不同密度Eos数目及比例改变,并采用原位杂交技术检测肺组织IL-5 mRNA表达,以及地塞米松对其表达的影响,为临床治疗哮喘提供新的理论依据。
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    1 材料和方法

    1.1 哮喘动物模型的制作

    36只豚鼠(第三军医大学动物所提供),雌雄不限,体重300~400 g,随机分为正常对照组(C组)、哮喘组(A组)、地塞米松治疗组(D组)。A组:参照Hutson方法[6],复制哮喘模型,诱发后24 h采集标本。C组:用生理盐水替代OA致敏,诱发同A组。D组:致敏和诱发同A组,在第16 d用0.5 mg.kg-1.d-1地塞米松腹腔注射。连续6 d,诱发前12 h停药。

    1.2 标本采集

    实验豚鼠麻醉后,开胸暴露心脏,经左心室→主动脉弓灌注生理盐水约200 ml(至从左心房流出的液体基本清亮为止),同时分离出气管,轻夹右下肺,剪开气管,气管插管,行支气管肺泡灌洗,收集BALF用于分离细胞。松开右下肺,经心脏灌注4%多聚甲醛-PBS缓冲液300 ml,同时向气管内灌注10 ml。灌注固定后30 min取出支气管肺组织,投入相同的固定液置于4℃冰箱继续固定,取部分右下肺修整,按文献[7]制作原位杂交组织切片。
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    嗜酸细胞的分离:制成密度为1.090 kg/L和1.080 kg/L的Percoll液,各2 ml先后加入15 ml锥形玻璃试管,然后轻轻沿管壁加BALF于其上,2 000 r/min离心20 min,离心完毕后,分别收集第一层、中间层及沉淀细胞,对这三层Eos行绝对计数,中间层及沉淀细胞Eos纯度达95%以上,细胞活力(台盼蓝染色检查)>95%。

    1.3 探针的制备及标记

    按常规行鼠IL-5 cDNA质粒pSP6K-mTRF23(Akira Tominaga教授惠赠)的转化、扩增、抽提和纯化,BamHI酶切、目的片段回收,片段约1.5 kb。按宝灵曼公司试剂盒说明操作。用地高辛配基随机引物法标记IL-5 cDNA探针。

    1.4 原位杂交

    参照文献[7]进行,略有改进。阴性对照:肺组织切片预先经RNA酶处理后再行原位杂交。图像分析:每一玻片任选5个视野,自动检测阳性细胞面密度,取其平均值,进行统计分析。
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    1.5 统计学处理

    数据用±s表示。组间比较及相关分析全部用非配对计量资料检验和直线相关分析。

    2 结果

    2.1 支气管肺泡灌洗液中Eos分类计数

    将从三组实验动物获得的BALF以Percoll处理后,可见细胞按不同比重分为三层,第一层细胞比重≤1.080。第二层细胞比重在1.080~1.090之间(1.0801.090。由表1可见,A组在三种密度分层细胞中Eos计数均显著高于C组及D组,特别是在第一层细胞中,C组Eos分布极少,但A组Eos显著增加,达总数的30%。D组较C组各层的细胞数目显著增高,但与A组相比明显减少。
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    计数第Ⅰ、Ⅱ层Eos总和,定义为低密度Eos(HEo,d≤1.090),而比重大于1.090的Eos定义为正常密度的Eos(NEo)。结果表明,A组BALF中Eos总数显著增加,与C组及D组相比,A组BALF中HEo%增加特别明显(P<0.01)。而经地塞米松处理后BALF中Eos总数及HEo%明显下降(P<0.01),但仍高于C组(P<0.01)。

    表1 BALF中不同密度Eos计数(1×108/L)及百分比(%)

    Tab 1 Count(1×108/L) and percentage (%) of Eos with different density in BALF Group

    n

    Ⅰ

    Ⅱ
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    Ⅲ

    Number

    %

    Number

    %

    Number

    %

    C

    7

    0.031±0.010

    6.5±2.2

    0.105±0.042

    21.4±6.7
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    0.361±0.123

    72.1±6.9

    A

    8

    1.880±0.331**

    30.8±4.8**

    1.217±0.299**

    19.8±3.9

    3.015±0.445**

    49.5±7.1**

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    8

    0.083±0.011

    7.2±1.2

    0.352±0.046

    30.7±5.0*▲

    0.721±0.128**▲

    62.1±6.1**▲

    Ⅰ:d≤1.080;Ⅱ:1.0801.090;**:P<0.01 vs C;▲:P<0.01 vs A
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    2.2 实验动物肺组织IL-5 mRNA的表达水平

    实验动物肺组织IL-5原位杂交结果镜下显示,哮喘时肺组织见较广泛阳性染色细胞,主要分布于气管粘膜下、肺泡间、甚至肺泡腔内。高倍镜下见阳性染色IL-5 mRNA定位于胞浆,呈紫蓝色,见图1。而D组与C组实验动物肺组织可见少许阳性染色细胞,见图2,3。表2示图像分析结果,A组肺组织IL-5 mRNA水平明显高于C组及D组(P<0.01),而D组IL-5 mRNA水平与C组相比差异不明显(P>0.05)。

    图1 哮喘豚鼠肺组织IL-5 mRNA表达 A:ISH×100;B:ISH×400

    Fig 1 IL-5 mRNA expression in lung tissue of asthmatic guinea pigs A:ISH×100;B:ISH×400
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    图2 正常豚鼠肺组织IL-5 mRNA表达 (ISH×100)

    Fig 2 IL-5 mRNA expression in lung tissue of normal guinea pigs (ISH×100)

    图3 地塞米松治疗组豚鼠肺组织IL-5 mRNA表达 (ISH×100)

    Fig 3 IL-5 mRNA expression in lung tissue of dexamethasone-treated guinea pigs (ISH×100)

    表2 肺组织IL-5 mRNA的表达水平(面密度10-3)

    Tab 2 IL-5 mRNA expression in lung tissue(10-3) Group
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    n

    IL-5 mRNA

    C

    7

    7.86±2.48

    A

    8

    27.18±13.8**

    D

    8

    8.73±3.98

    **:P<0.01 vs C; ▲:P<0.01 vs A2.3 肺组织IL-5 mRNA表达水平与Eos有关参数的相关分析
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    相关分析表明,IL-5 mRNA水平与Eos总数及HEo%非常显著正相关(r分别为0.688、0.582)。

    3 讨论

    3.1 IL-5 mRNA表达与哮喘嗜酸性粒细胞增多的关系

    本实验以原位杂交技术证实哮喘豚鼠肺组织IL-5 mRNA表达水平增高。已知IL-5为Eos分化、发育及功能调节的重要分子,IL-5过度表达与Eos增多相关[8]。在体外NEo与IL-5共育后变为HEo,并可自发地分泌其中的多种碱性蛋白。在本实验中,致敏豚鼠以OA诱发哮喘24 h后收集BALF,可见BALF中Eos总数及HEo均较正常组显著升高,表明哮喘时活化的Eos增多。哮喘豚鼠Eos特别是HEo升高,与肺组织IL-5 mRNA水平增加密切相关。IL-5可能通过直接、间接趋化、粘附作用募集Eos到达肺组织局部。肺组织局部高浓度IL-5进一步活化Eos,促进炎性介质释放而造成损伤效应及气道高反应性[9]
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    3.2 地塞米松对哮喘豚鼠肺组织IL-5 mRNA及Eos浸润的影响

    由于本实验D组是在OA激发前6 d对致敏动物持续给予地塞米松,地塞米松在体内的作用持续较久,对IL-5 mRNA的表达抑制作用较强,因此当以OA激发后实验动物肺组织IL-5 mRNA水平显著受抑,并与哮喘症状减轻相一致。Eos为哮喘主要炎症浸润细胞及效应细胞,D组肺组织不同密度Eos均较A组下降,特别是地塞米松处理后d≤1.080的HEo%下降最为明显,几乎降至C组水平。图像分析表明D组肺组织IL-5 mRNA水平较A组显著降低,与C组相比无统计学差别。表明地塞米松对IL-5 mRNA表达的抑制作用极为明显。已知Eos不同密度代表细胞处于不同功能活化状态,d≤1.080的HEo更可能为一种过活化状态。在本研究中,我们定义比重小于1.090的Eos为HEo。相关分析表明,IL-5 mRNA水平与HEo%正相关,推测地塞米松通过下调IL-5而抑制Eos。其机制可能在于肺组织局部IL-5水平下降,使外周血Eos在组织局部的聚集减少[10],因此表现为D组BALF中Eos总数下降;另一原因可能在于通过抑制IL-5,减轻IL-5对Eos的活化作用,这主要表现在D组较A组HEo%的明显降低。
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    作者简介:毕玉田,田,32岁,主治医师,讲师,硕士

    参考文献

    1 中华医学会呼吸系病学分会.支气管哮喘防治指南(支气管哮喘的定义、诊断、治疗、疗效判断标准及教育和管理方案).中华结核和呼吸杂志,1997,20(5):261

    2 Wardlaw A. The eosinophil:new insights into its function in human health and disease. J Pathol,1996,179(4):355

    3 Yamaguchi Y, Suda T, Tominaga K, et al. Analysis of the survival of mature human eosinophils: interleukin-5 prevents apoptosis in mature human eosinophils. Blood,1991,78(10):2542
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    4 Akustu I, Kojima T, Kariyone A, et al. Antibody against interleukin-5 prevents antigen-induced eosinophil infiltration and bronchial hyperreactivity in the guinea pig airways. Immunol Lett,1995,45(1-2):109

    5 Bentley A M, Hamid Q, Robinson D S, et al. Prednisolone treatment in asthma: reduction in the numbers of eosinophils, T cells, tryptase-only positive mast cells, and modulation of IL-4,IL-5, and interferon-gamma cytokine gene expression within the bronchial mucosa. Am J Respir Crit Care Med,1996,153(2):551
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    6 Hutson P A, Church M K, Clay T P, et al. Early and late-phase bronchoconstriction after allergen challenge of nonanesthetized guinea pigs. I. The association of disordered airway physiology to leukocyte infiltration. Am Rev Respir Dis,1988,137(3):548

    7 蔡文琴,王伯 主编.实用免疫细胞化学与核酸分子杂交技术.成都:四川省科学技术出版社,1994.406~434

    8 Sur S, Gleich G J, Swanson M D, et al. Eosinophilic inflammation is associated with elevation of interleukin-5 in the airways of patients with spontaneous symptomatic asthma. J Allergy Clin Immunol,1995,96(5pt1):661
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    9 Foster P, Hogan S P, Young I G, et al. Interleukin 5 deficiency abolishes eosinophilia, airways hyperreactivity, and lung damage in a mouse asthma model. J Exp Med,1996,183(1):195

    10 W G M,Hartnell A, Wardlaw A J, et al. IL-5 enhances the in vitro adhesion of human eosinophils, but not neutrophils,in a leukocyte integrin (CD11/CD18)-dependent manner. Immunology,1990,71(2):258

    (收稿:1998-04-23;修回:1998-10-16), 百拇医药