孫玉金,李來傳,史有奎,高名同,徐珊珊,陳京霞
(1.濰坊醫(yī)學院臨床醫(yī)學院,山東 濰坊261053;2.濰坊醫(yī)學院附屬醫(yī)院急診科,山東 濰坊261031)
哮喘是由多種細胞和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。哮喘病理以氣道炎癥、氣道高反應性、氣道重塑為主要特征[1]。長期慢性氣道炎癥的刺激使氣道壁發(fā)生結構性的改變,稱為氣道重塑,主要表現(xiàn)為氣道上皮黏液化生、平滑肌肥大/增生、上皮下膠原沉積和纖維化、血管增生等[2-3],從而使哮喘患者對吸入激素的敏感性降低,出現(xiàn)不可逆的氣流受限及持續(xù)存在的氣道高反應性[4]。細胞間黏附分子1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)、血管細胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)均為細胞表面產(chǎn)生的免疫球蛋白,炎癥反應時介導細胞與細胞間、細胞與血管內(nèi)皮間的黏附,是炎癥反應形成的基礎[5],因此ICAM-1、VCAM-1的水平可反映哮喘氣道炎癥水平。血必凈注射液是含有多種中藥成分的復方制劑,具有抗淤解毒、抗炎等作用,可通過不同機制調(diào)控炎癥反應[6-7]。本研究主要通過復制小鼠哮喘模型及血必凈注射液的干預,觀察血必凈哮喘小鼠肺泡灌洗液中ICAM-1、VCAM-1水平及氣道重塑。
BABL/c小鼠40只,購自北京華阜康生物有限公司,使用許可號SYXK(魯)2013-001,實驗動物許可證號:SCXK(京)2014-0004,6~8周齡,體重16~20 g,飼養(yǎng)于濰坊醫(yī)學院動物房,室溫25℃,濕度50%,12 h黑白交替,標準飼料,自由取水。
血必凈,天津紅日藥業(yè)有限公司,10 ml/支。
卵清蛋白(OVA)干粉(北京索萊寶科技有限公司),水合氯醛、PBS緩沖液、4%多聚甲醛(國藥集團化學試劑有限公司),氫氧化鋁(天津博迪化工股份有限公司),ICAM-1 ELISA試劑盒、VCAM-1 ELISA試劑盒(武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司),霧化器(boy037G 6000型,Pari德國),霧化箱(自制,20 cm×20 cm×20 cm),20 ml注射器(威高集團有限公司),HE染色試劑盒、Masson染色試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)。
將小鼠隨機分成5組:健康對照組(C組)、慢性哮喘組(A組)、血必凈干預1周組(1組)、血必凈干預2周組(2組)和血必凈干預3周組(3組),每組8只。除對照組之外,每組小鼠均于第1、8、15天分別注射卵清蛋白混懸液OVA[含100 μg OVA,1 mg Al(OH)3]致敏,對照組用等量生理鹽水注射;從第22天開始將小鼠放入自制的霧化箱內(nèi),除對照組外其余各組小鼠每天霧化吸入1%的OVA 15 min激發(fā),每天吸入1次,時間20 min,霧化至第56天,小鼠出現(xiàn)煩躁不安、呼吸急促、腹肌抽搐、大小便失禁、毛發(fā)聳立、活動與飲食減少等癥狀為模型復制成功,復制模型總時間為8周。對照組給予相同劑量生理鹽水霧化吸入;1、2、3組從第57天開始腹腔注射血必凈注射液4 ml/(kg·d),治療時間分別為1、2、3周。
每只小鼠均于末次治療結束24 h后以6%水合氯醛(6 ml/kg)麻醉后處死,氣管切開,以20 ml針頭作為留置針,以BPS緩沖液行全肺灌洗,回收率為80%及以上?;厥盏姆闻莨嘞匆海╞ronchoalveolar lavage fluid,BALF)立即于3 000 r/min離心7 min,取其上清液,編號后置于-80℃冰箱冷凍保存待用。
收集完BALF之后立即取肺組織,左肺葉置于-80℃液氮中保存?zhèn)溆谩S胰~肺用4%的多聚甲醛固定并用石蠟包埋,制成5 μm厚切片,分別按照HE染色試劑盒、Masson染色試劑盒操作說明書進行染色。
取BALF上清液以酶聯(lián)免疫吸附實驗(enzymelinked immuno sorbent assay,ELISA)法嚴格按照ICAM-1 ELISA試劑盒、VCAM-1 ELISA試劑盒的說明書操作,用酶聯(lián)儀在450 nm波長處測吸光度值,ICAM-1、VCAM-1的濃度與吸光度值成正比,通過繪制標準曲線求出標本中ICAM-1、VCAM-1的濃度。
病理形態(tài)學:肺組織Masson染色顯示小鼠氣道上皮下膠原纖維沉積情況,染色成淡藍色,HE染色可觀察肺組織炎癥細胞浸潤程度及支氣管腔分泌物、黏膜褶皺水腫、氣道平滑肌及基底膜情況。氣道形態(tài)學:應用Image Pro Pluse圖像分析軟件測定支氣管基底膜周徑(Pbm)、支氣管管壁面積(WAt)、支氣管平滑肌面積(WAm),并用Pbm標化,WAt/Pbm表示支氣管管壁厚度,以WAm/Pbm表示支氣管平滑肌厚度。
數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件,計量資料以均數(shù)±標準差(±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD-t檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
各組BALF中ICAM-1、VCAM-1水平比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);A組ICAM-1、VCAM-1的水平高于其余4組(P<0.05),說明該模型復制成功;1組、2組、3組隨著血必凈干預時間延長,ICAM-1和VCAM-1的水平逐漸下調(diào),但均高于C組(P<0.05)。見表1。
與C組比較,Masson染色可見A組氣道上皮下膠原纖維沉積增多,血必凈干預的1組、2組、3組隨著干預時間延長,氣道上皮下膠原纖維沉積逐漸減少(見圖1A);HE染色可見C組氣道壁光滑連續(xù)、無皺褶水腫,氣道管壁無明顯增厚,炎癥細胞浸潤少,A組與C組比較,氣道壁不連續(xù),黏膜皺褶水腫增多,氣道平滑肌及基底膜明顯增厚,氣道壁周圍炎癥細胞浸潤,支氣管腔分泌物增多,1組、2組、3組隨著血必凈干預時間延長,上述組織病理變化好轉(見圖1B)。
各組肺組織支氣管管壁厚度及平滑肌厚度比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);A組支氣管管壁厚度、平滑肌厚度厚于其余4組(P<0.05);1組、2組、3組支氣管管壁厚度、平滑肌厚度逐漸變薄,但均厚于C組(P<0.05)。見表2和圖2。
表1 各組BALF中ICAM-1、VCAM-1水平比較(n=8,pg/ml,±s)
表1 各組BALF中ICAM-1、VCAM-1水平比較(n=8,pg/ml,±s)
注:1)與 A組比較,P<0.05;2)與C組比較,P<0.05;3)與1組比較,P<0.05;4)與2組比較,P<0.05
組別 ICAM-1 VCAM-1 C組 274.14±39.151) 131.80±50.881)A組 681.85±80.512) 565.27±89.612)1 組 597.43±94.041)2) 456.71±66.801)2)2 組 466.25±82.251)2)3) 343.00±66.801)2)3)3 組 349.29±36.031)2)3)4) 259.54±75.111)2)3)4)F值 45.742 45.095 P值 0.000 0.000
圖1 各組肺組織形態(tài)比較
表2 各組肺組織支氣管管壁厚度及平滑肌厚度比較(n=8,μm,±s)
表2 各組肺組織支氣管管壁厚度及平滑肌厚度比較(n=8,μm,±s)
注:1)與 A 組比較,P<0.05;2)與 C 組比較,P<0.05;3)與1組比較,P<0.05;4)與2組比較,P<0.05
組別 支氣管管壁厚度 平滑肌厚度C組 9.93±0.451) 4.33±0.131)A組 18.94±0.402) 7.06±0.282)1 組 16.97±0.151)2) 5.97±0.221)2)2 組 14.11±0.281)2)3) 5.10±0.131)2)3)3 組 11.91±0.191)2)3)4) 4.89±0.071)2)3)4)F值 1067.595 279.109 P值 0.000 0.000
圖2 各組肺組織支氣管管壁厚度及平滑肌厚度比較
哮喘在我國的發(fā)病率為0.7%~3.8%[8],是最常見的慢性疾病之一,有研究指出其死亡率占全球總死亡率的1/250[9],且其發(fā)病率及死亡率呈逐年增加的趨勢[10]。
哮喘是一種氣道慢性炎癥性疾病,氣道炎癥和氣道重塑是哮喘的2個重要的病理特征。持續(xù)存在的氣道炎癥是導致氣道重塑的主要原因,而氣道重塑又會使患者對吸入激素的敏感性降低,出現(xiàn)不可逆的氣流受限及持續(xù)存在的氣道高反應性,也是難治性哮喘死亡率增高的主要原因之一[4]。ICAM-1、VCAM-1均為細胞表面產(chǎn)生的免疫球蛋白,炎癥反應時介導細胞與細胞間、細胞與血管內(nèi)皮間的黏附,是炎癥反應形成的基礎[5]。VCAM-1主要在內(nèi)皮細胞上表達,可介導內(nèi)皮細胞與白細胞的黏附。ICAM-1主要分布于白細胞、內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞上,主要介導單核細胞、淋巴細胞、中性粒細胞與內(nèi)皮細胞黏附,促進淋巴細胞聚集。ICAM-1、VCAM-1還可促進氣道炎癥時嗜酸性粒細胞的跨膜轉移[11]。因此,若能使黏附分子ICAM-1、VCAM-1的水平降低,減少炎癥細胞的黏附和跨內(nèi)膜遷移[12],可有效減輕氣道炎癥,從而減輕因長期氣道炎癥引起的氣道重構。從而從根本上提高哮喘患者的生活質(zhì)量,甚至治愈哮喘。
現(xiàn)在臨床治療中以糖皮質(zhì)激素和支氣管擴張劑為主,佐以免疫調(diào)節(jié)藥物,側重于緩解支氣管哮喘的急性發(fā)作,但是針對氣道重塑的藥物卻很少[1,3]。并且糖皮質(zhì)激素還可以引起高血壓、高血糖、高脂血癥、骨質(zhì)疏松癥等不良反應[13-14],臨床中還發(fā)現(xiàn)有些哮喘患者對糖皮質(zhì)激素并不敏感[15-17],每每遇到上述情況,臨床治療就會受到很大限制,因此尋找一種新型有效的治療哮喘的藥物正日益引起人們的關注。
血必凈是一種中藥復方制劑,由中藥紅花、赤芍、川芎、丹參、當歸組成,具有活血化瘀、疏通脈絡、潰散毒邪、消除內(nèi)毒素的功能,還具有擴張血管、改善微循環(huán)和組織灌注的作用尤其適用于因感染誘發(fā)的全身炎癥反應的疾病,現(xiàn)有研究表明血必凈可通過抑制炎癥介質(zhì)的釋放,減少炎癥反應[18-19]。有研究提出血必凈可有效改善外周血中性粒細胞的趨化[7],但未做進一步研究。本研究通過5組小鼠的比較發(fā)現(xiàn)血必凈可使哮喘小鼠BALF中黏附分子ICAM-1、VCAM-1水平下降,且干預時間越長,下降水平越顯著,從而有效減輕哮喘的炎癥反應。通過鏡下觀察及相關醫(yī)學圖像分析軟件測定證實血必凈可有效改善哮喘患者的氣道重塑。因此大膽推測血必凈或許會成為治療哮喘的新藥物,這為哮喘治療提供了新思路。