李 敏,張 程,張湘燕
(貴州省人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科,貴陽(yáng)550002)
急性肺損傷(acute lung injury,ALI)是機(jī)體在遭受嚴(yán)重感染、創(chuàng)傷、休克等打擊后出現(xiàn)的一種以肺泡毛細(xì)血管損傷導(dǎo)致肺水腫和微肺不張為病理特征的肺部炎癥與通透性增加綜合征,是臨床常見危重癥[1-2]。目前臨床上還缺乏治療ALI的有效手段。有研究表明,補(bǔ)體與ALI密切相關(guān),補(bǔ)體激活產(chǎn)物C5a在ALI病程發(fā)展中具有啟動(dòng)、放大的重要作用[3-5]。抑制補(bǔ)體能有效減輕肺損傷[6]。但近年來(lái)有研究表明,在脂多糖(LPS)導(dǎo)致的ALI中補(bǔ)體與病程發(fā)展無(wú)關(guān)[7]。由于LPS是ALI發(fā)病的常見誘因,而國(guó)內(nèi)在這一方面幾乎沒有研究報(bào)道。因此探討補(bǔ)體與LPS型ALI的關(guān)系,對(duì)于相關(guān)科學(xué)問題的闡明、臨床治療策略的確定以及藥物研發(fā)都具有重要意義。
1.1試劑與儀器 LPS、抗綿羊紅細(xì)胞抗體購(gòu)自Sigma公司,高純度眼鏡蛇毒因子(cobra venom factor,CVF)由貴州省中國(guó)科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫黔云研究員贈(zèng)送(其制備和活性測(cè)定方法分別參見參考文獻(xiàn)[8-9]),TNF-α、IL-8、ICAM-1檢測(cè)試劑盒為美國(guó)ADL公司產(chǎn)品,BCA蛋白定量試劑盒購(gòu)自江蘇碧云天生物技術(shù)研究所,綿羊紅細(xì)胞購(gòu)自貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,Bio-Rad 550型酶標(biāo)儀購(gòu)自美國(guó) Bio-Rad公司,5810R冷凍離心機(jī)購(gòu)自德國(guó)eppendorf公司,Revco超低溫冰箱購(gòu)自美國(guó)Thermo公司。
1.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組 健康雄性SD大鼠,體質(zhì)量180~230g,鼠齡10周,由第三軍醫(yī)大學(xué)附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,合格證號(hào)為SCXK(渝)2007-0005。將大鼠隨機(jī)分為生理鹽水對(duì)照組(對(duì)照組,n=8)、脂多糖(lipopolysacharide,LPS)損傷組(LPS組,n=8)、CVF干預(yù)組(CVF組,分為3個(gè)時(shí)間組,每組n=8)。大鼠經(jīng)10%水合氯醛腹腔注射麻醉。對(duì)照組:尾靜脈注射生理鹽水,2h后采集標(biāo)本。LPS組:尾靜脈注射LPS 5mg/kg,于2h后采集標(biāo)本。CVF組:尾靜脈注射50 u/kg CVF去除補(bǔ)體,24h后尾靜脈注射5mg/kg LPS,然后分別于0.5、2、4h采集標(biāo)本。
表1 各組肺濕/干質(zhì)量比和PALF中PMN比、LPI變化
表2 BALF TNF-α、IL-8、ICAM-1濃度變化(pg/mL)
1.3標(biāo)本收集與指標(biāo)測(cè)定 大鼠麻醉后打開腹腔,從下腔靜脈抽取5mL血,室溫下靜置1h,4℃放置2h,然后4℃、2 000 r/min(離心半徑18cm)離心10min,吸取血清,分裝后置于-80℃保存,用于測(cè)定補(bǔ)體活性和蛋白含量。打開胸腔,切開氣管,經(jīng)氣管插入12號(hào)針頭行右肺肺泡灌洗,每次2mL,共3次,總回收量約為3.6mL。計(jì)數(shù)肺泡灌洗液(broncho alveolar lavage fluid,BALF)中PMN百分比。BALF離心后,取上清液分裝,保存于-80℃,用于蛋白含量、TNF-α、IL-8、ICAM-1測(cè)定。計(jì)算肺通透指數(shù)(lung alveolar permeability index,LPI),即BALF蛋白/血漿蛋白。取左上肺,稱取濕重后,置于80℃烤箱中烤至恒重,稱干重,計(jì)算濕/干重比。取左下肺,經(jīng)10%中性福爾馬林固定,石蠟包埋切片,HE染色,進(jìn)行病理學(xué)檢查。
1.4血清補(bǔ)體溶血活性測(cè)定 取-80℃凍存大鼠血清于室溫水浴快速化凍,以GGVB緩沖液1∶20稀釋,取100μL稀釋血清與100μL致敏綿羊紅細(xì)胞(5×108/mL)混勻,于37℃水浴孵育,不時(shí)輕輕振搖,30min后加入1mL冷生理鹽水中止反應(yīng),2 000r/min(離心半徑18cm)離心10min,取上清液,405nm測(cè)定OD值,計(jì)算血清補(bǔ)體溶血活性。
1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 計(jì)量資料以s表示。采用方差分析或秩和檢驗(yàn)(Kruskal-Wallis法,方差不齊時(shí)用秩和檢驗(yàn));多個(gè)樣本間兩兩比較采用q檢驗(yàn)(Newman-Keuls法)或秩和檢驗(yàn)(Nemenyi法)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1肺組織病理學(xué)檢查 對(duì)照組:肺組織形態(tài)基本正常,肺間質(zhì)有輕度炎性細(xì)胞浸潤(rùn)(插頁(yè)Ⅰ圖1A);LPS組:肺間質(zhì)水腫,可見大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn),彌漫性出血,血管內(nèi)有血栓形成(插頁(yè)Ⅰ圖1B、C)。CVF組:肺組織各種滲出明顯減少,炎性細(xì)胞滲出減少,但隨著時(shí)間進(jìn)程,炎癥有加重趨勢(shì)(插頁(yè)Ⅰ圖1D、E、F)。
圖1 大鼠肺組織病理學(xué)檢查結(jié)果(HE染色)。
2.2肺濕/干質(zhì)量比和PALF中PMN比、LPI變化 LPS組肺濕/干質(zhì)量比、PALF中PMN比、LPI均明顯高于對(duì)照組;0.5hCVF組肺濕/干質(zhì)量比、PALF中PMN比、LPI明顯低于LPS組;2hCVF組PALF中PMN比、LPI明顯低于LPS組;4hCVF組肺濕/干質(zhì)量比、PALF中PMN比、LPI明顯高于0.5hCVF組(表1)。
2.3BALF TNF-α、IL-8、ICAM-1濃度變化 LPS組 BALF TNF-α、IL-8、ICAM-1濃度明顯高于對(duì)照組,各 CVF組普遍低于LPS組,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。
2.4血清補(bǔ)體溶血活性變化 對(duì)照組補(bǔ)體溶血度為(0.53±0.12 )%(n=5),而 LPS組血清補(bǔ)體溶血度只有(0.30±0.21)%(n=8),LPS組補(bǔ)體明顯下降。各CVF組大鼠體內(nèi)補(bǔ)體被耗竭,基本上檢測(cè)不出補(bǔ)體溶血活性(數(shù)據(jù)未列出)。
近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),在ALI發(fā)病早期,補(bǔ)體系統(tǒng)首先被激活,總補(bǔ)體活性明顯降低,中性粒細(xì)胞聚集活性升高,引起多形核白細(xì)胞(PMN)在肺血管內(nèi)聚集[10]。PMN聚集是ALI的重要發(fā)病因素。因此抑制補(bǔ)體激活能改善或減輕急性肺損傷的癥狀。
本實(shí)驗(yàn)采用CVF去除大鼠體內(nèi)補(bǔ)體。CVF可激活和消耗補(bǔ)體替代途徑成分[9],常被用于補(bǔ)體相關(guān)疾病研究動(dòng)物模型中去除補(bǔ)體。在本實(shí)驗(yàn)中所采用的CVF劑量可使大鼠在實(shí)驗(yàn)期間處于完全的補(bǔ)體消除狀態(tài)[8]。
本研究表明,在注射LPS后大鼠血清補(bǔ)體活性顯著下降,大鼠出現(xiàn)較典型的ALI癥狀,提示在LPS所致急性肺損傷的發(fā)病過程中有補(bǔ)體的激活和消耗。而預(yù)先用CVF去除補(bǔ)體后大鼠BALF中蛋白和細(xì)胞滲出減少,肺水腫程度和病理改變減輕,說明抑制補(bǔ)體確實(shí)可減輕LPS所致ALI的癥狀。但BALF TNF-α、IL-8、ICAM-1濃度沒有明顯降低。在本實(shí)驗(yàn)中可以看到,抑制補(bǔ)體在ALI早期可以明顯減輕炎性細(xì)胞浸潤(rùn),但隨著時(shí)間進(jìn)程,炎性細(xì)胞浸潤(rùn)程度加重,提示在LPS導(dǎo)致的ALI中,早期的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)與補(bǔ)體有密切關(guān)系,而其后的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)程度加重則可能與核因子-κB的激活調(diào)控有關(guān)[11]。Rittirsch等[7]2008年曾報(bào)道在LPS導(dǎo)致的ALI中,補(bǔ)體與病程發(fā)展無(wú)關(guān)。而本實(shí)驗(yàn)結(jié)果則明確表明,補(bǔ)體參與了LPS所致ALI的早期病程發(fā)展。該文獻(xiàn)采用氣管內(nèi)給予LPS造模,而作者采用尾靜脈注射LPS造模。實(shí)驗(yàn)結(jié)論的不同很可能是這兩種不同的造模途徑在體內(nèi)引起的LPS清除反應(yīng)有差異所致。而靜脈注射LPS造模無(wú)疑與臨床情況更為接近。LPS造模在本實(shí)驗(yàn)中還觀察到對(duì)照組在注射生理鹽水后肺組織有輕度的炎性細(xì)胞浸潤(rùn),近年來(lái)也有文獻(xiàn)報(bào)道了這一現(xiàn)象[12]。
本研究表明,在內(nèi)毒素(LPS)引起的ALI發(fā)病早期采用抗補(bǔ)體治療策略能有效減輕早期病理癥狀,對(duì)ALI的治療具有積極的意義和價(jià)值,但對(duì)ALI總體病程的影響尚需系統(tǒng)深入的研究與評(píng)價(jià)。
[1]Ware LB,Matthay MA.The acute respiratory distress syndrome[J].N Engl J Med,2000,342(18):1334.
[2]Brower RG,Ware LB,Berthiaume Y,et al.Treatment of ARDS[J].Chest,2001,120(4):1347.
[3]Hammerschmidt DE,Weaver LJ,Hudson LD,et al.Association of complement activation and elevated plasma-C5a with adult respiratory distress syndrome.Pathophysiological relevance and possible prognostic value[J].Lancet,1980,1(8175):947.
[4]Solomkin JS,Cotta LA,Satoh PS,et al.Complement activation and clearance in acute illness and injury:evidence for C5aas a cell-directed mediator of the adult respiratory distress syndrome in man[J].Surgery,1985,97(6):668.
[5]Mulligan MS,Schmid E,Beck-Schimmer B,et al.Requirement and role of C5ain acute lung inflammatory injury in rats[J].J Clin Invest,1996,98(2):503.
[6]Proctor LM,Strachan AJ,Woodruff TM,et al.Complement inhibitors selectively attenuate injury following administration of cobra venom factor to rats[J].Int Immunopharmacol,2006,6(8):1224.
[7]Rittirsch D,F(xiàn)lierl MA,Day DE,et al.Acute lung injury induced by lipopolysaccharide is independent of complement activation[J].J Immunol,2008,180(11):7664.
[8]Sun QY,Chen G,Guo H,et al.Prolonged cardiac xenograft survival in guinea pig-to-rat model by a highly active cobra venom factor[J].Toxicon,2003,42(3):257.
[9]Vogel CW,Muller-Eberhard HJ.Cobra venom factor:improved method for purification and biochemical characterization[J].J Immunol Methods,1984,73(1):203.
[10]朱元玨,陳文彬.呼吸病學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2003:1396.
[11]羅真春,黃燕,秦開秀,等.核因子-κB在急性肺損傷小鼠中的動(dòng)態(tài)表達(dá)[J].重慶醫(yī)學(xué),2009,38(16):2005.
[12]林琴,王廣發(fā),湯秀英,等.地塞米松對(duì)內(nèi)毒素致急性肺損傷大鼠肺的保護(hù)作用[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2006,38(4):393.