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        急性呼吸窘迫綜合征小鼠肺組織MIP-2、IL-8 mRNA表達(dá)及支氣管肺泡灌洗液中性粒細(xì)胞百分比觀察

        2019-03-06 09:40:48干瑤范紹輝陳艷琳程海飛王紅嫚
        山東醫(yī)藥 2019年3期
        關(guān)鍵詞:趨化趨化因子百分比

        干瑤,范紹輝 ,陳艷琳,程海飛,王紅嫚

        (遵義醫(yī)學(xué)院第五附屬(珠海)醫(yī)院,廣東珠海 519100)

        急性肺損傷(ALI)是由各種病因?qū)е碌募毙詮浡苑闻菝?xì)血管損傷的一種臨床綜合征,是呼吸系統(tǒng)危重癥之一,其發(fā)病率和病死率均較高,急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是該病的嚴(yán)重階段。2012年ARDS新的診斷標(biāo)準(zhǔn)(柏林定義)中取消了ALI命名,將ARDS的氧合狀態(tài)涵蓋ALI的范疇。有研究[1]表明,大部分ALI患者在住院2~5 d發(fā)生。目前,臨床治療ARDS的常規(guī)措施是治療原發(fā)病、機(jī)械通氣和對癥支持治療。雖有研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)肌肉阻滯劑、糖皮質(zhì)激素、他汀藥物及基因與間充質(zhì)干細(xì)胞治療等對改善ARDS病情有幫助[2],但仍未得到廣泛認(rèn)可。由于ARDS病因多樣、發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,尚無特效藥物治療該病,所以探索針對ARDS的特異性藥物顯得尤為重要。失控的炎癥反應(yīng)是現(xiàn)今公認(rèn)的ARDS發(fā)病機(jī)制,中性粒細(xì)胞(PMNs)是ARDS主要效應(yīng)細(xì)胞,在炎癥反應(yīng)中PMNs首先被招募到炎癥部位,參與抵御病原微生物[3],而過量PMNs被激活、遷移、聚集到肺泡腔和肺間質(zhì)是ARDS發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵,且PMNs數(shù)量與病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[4]。PMNs從血管轉(zhuǎn)移到炎癥部位要經(jīng)歷滾動(dòng)、黏附、趨化等過程,而趨化作用顯得尤為重要[5]。巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-2(MIP-2)和白介素-8(IL-8)屬于趨化因子成員,與PMNs募集到炎癥部位密切相關(guān)。本研究觀察了ARDS小鼠肺組織MIP-2、IL-8 mRNA表達(dá)及支氣管肺泡灌洗液(BALF)中PMNs百分比,現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及主要試劑 健康C57BL/6小鼠64只,周齡8~10周,體質(zhì)量18~22 g,購于廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。脂多糖[6,7]購于美國Sigma公司,TRIzol購于美國Invitrogen公司,SYBR?Premix Ex TaqTM(Tli RNaseH Plus)和Reverse Transcriptase M-MLV(RNase H-)購于日本TaKaTa公司。

        1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組、ARDS模型制備及肺組織取材 將64只C57BL/6小鼠隨機(jī)分為觀察組40只和對照組24只。觀察組小鼠經(jīng)鼻滴入50 μL脂多糖(20 mg/mL),對照組滴入等量PBS溶液。通過觀察小鼠一般情況、肺組織病理損傷、肺濕/干(W/D)重比值來判斷肺損傷程度、肺水腫情況。觀察組造模后12、24、48、72 h各取10只小鼠,對照組上述時(shí)點(diǎn)各取6只小鼠,經(jīng)異氟烷(100 mg/kg)吸入麻醉,取肺組織。

        1.3 肺組織MIP-2、IL-8 mRNA檢測 采用qPCR法。采用TRIzol法提取RNA,取50~100 mg肺組織加入1 mL的TRIzol試劑在冰上研磨,提取總RNA;微量分光光度計(jì)測定OD值,OD260/OD280值在1.8~2.0,為所需RNA純度,再將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA;qPCR檢測4個(gè)時(shí)間點(diǎn)各樣本MIP-2、IL-8 mRNA,反應(yīng)條件: 95 ℃、30 s,95 ℃、5 s,60 ℃、34 s,72 ℃、30 s,總共40個(gè)循環(huán)。以GAPDH為內(nèi)參,每組設(shè)置3個(gè)復(fù)孔,重復(fù)3次,反應(yīng)結(jié)束后,分析各基因?qū)崟r(shí)擴(kuò)增曲線和溶解曲線,獲得各樣本的循環(huán)閾值(Ct),采用2-ΔΔCt相對定量法計(jì)算結(jié)果。用PRIMER5軟件/NCBI在線設(shè)計(jì)MIP-2特異性引物,上游引物5′-GCTGTCCCTCAACGGAAGAA-3′,下游引物5′-CAGGTACGATCCAGGCTTCC-3′,擴(kuò)增片段為72 bp;IL-8特異性引物,上游引物5′-GGGTGGGGAGTTCGTGTAGA-3′,下游引物5′-CTACTACACAGGGATCAGGGC-3′,擴(kuò)增片段為85 bp。

        1.4 BALF中PMNs百分比測算 取1 mL生理鹽水灌洗雙側(cè)肺組織,反復(fù)灌洗3次,每次回抽率達(dá)70%~80%。將收集的BALF用冰凍離心機(jī)以1 200 r/min的速度在4 ℃環(huán)境下離心10 min,棄上清液,吸取細(xì)胞沉渣涂于細(xì)胞計(jì)數(shù)板,瑞氏染色,光學(xué)顯微鏡下計(jì)數(shù),分別計(jì)算出總白細(xì)胞數(shù)和總PMNs數(shù),最后求出PMNs百分比。

        2 結(jié)果

        2.1 兩組不同時(shí)點(diǎn)肺組織MIP-2、IL-8 mRNA相對表達(dá)量比較 結(jié)果見表1。

        表1 兩組不同時(shí)點(diǎn)肺組織MIP-2、IL-8 mRNA相對表達(dá)量比較

        注:與對照組比較,*P<0.05。

        2.2 兩組BALF中PMNs百分比比較 結(jié)果見表2。

        表2 兩組BALF中PMNs百分比比較

        注:與對照組比較,*P<0.05。

        3 討論

        ARDS是一種起病迅速,病情兇險(xiǎn)疾病,其主要病理特征為肺微血管通透性增高,大量富含蛋白質(zhì)液體和炎癥細(xì)胞滲出到肺泡腔和間質(zhì)聚集,肺泡壁逐漸增厚及肺微血管充血、出血[8]。ARDS病理生理表現(xiàn)為肺不張、肺順應(yīng)性降低及嚴(yán)重的通氣/血流失衡,臨床表現(xiàn)為頑固性低氧和呼吸窘迫。隨著ARDS診斷標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的不斷完善,使臨床上ARDS確診率不斷提高,但病死率仍居高不下。失控的炎癥反應(yīng)被認(rèn)為是ARDS最有可能的發(fā)病機(jī)制,但當(dāng)前仍缺乏有效治療ARDS藥物,而細(xì)胞、分子水平是現(xiàn)今研究ARDS機(jī)制熱點(diǎn)。

        趨化因子在炎癥條件下可調(diào)節(jié)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和活性,根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)不同分為CXC、CC、C、CX3C四個(gè)亞家族[9],其中CXC亞家族在內(nèi)毒素誘導(dǎo)的ARDS中,將PMNs募集到肺組織扮演著重要的角色,尤其是成員CXCL2(MIP-2)和CXCL8(IL-8)[10,11]。MIP-2是一種強(qiáng)效的中性粒細(xì)胞趨化因子,在IL-1β、TNF-α等刺激下主要由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,它的產(chǎn)生能引發(fā)PMNs募集,促進(jìn)炎癥進(jìn)一步發(fā)展[12]。在炎癥反應(yīng)中,MIP-2能激活PMNs增加其細(xì)胞表面黏附分子CD11b的表達(dá)[13],促進(jìn)PMNs對血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附,利于PMNs從血管內(nèi)滲出、聚集到炎癥部位。MIP-2對PMNs作用受P38MAPK信號通路的調(diào)節(jié),抑制P38MAPK可減弱MIP-2的作用[14]。有研究[15]發(fā)現(xiàn),使用抗MIP-2抗體可以抑制CD11b表達(dá)和PMNs在肺內(nèi)的聚集,減輕肺水腫。本研究顯示,與對照組比較,觀察組12、24、48、72 h的MIP-2 mRNA相對表達(dá)量增加。說明MIP-2在ARDS肺組織存在高表達(dá),炎癥早期即開始表達(dá)。

        IL-8由多種炎癥細(xì)胞分泌,是一種高選擇性的促炎性趨化因子,在人類和動(dòng)物中的各種炎癥性疾病中均有升高[11],被認(rèn)為是典型的中性粒細(xì)胞趨化因子[16],對PMNs具有趨化和激活作用。曾有研究認(rèn)為,IL-8在ARDS中參與了至少70%PMNs趨化活動(dòng)[17]。正常生理情況下,PMNs在循環(huán)系統(tǒng)中半衰期較短(6~8 h),細(xì)胞程序性凋亡可去除衰老細(xì)胞。有研究發(fā)現(xiàn),PMNs凋亡在SIRS、膿毒血癥和ARDS中有所減少,PMNs壽命延長會(huì)加重組織損傷[4]。因?yàn)镻MNs凋亡有減輕炎癥反應(yīng)作用,故可能會(huì)對ARDS有抑制作用[4,18]。有研究發(fā)現(xiàn),在ARDS患者BALF中可檢測出抗-IL-8自身抗體,其與IL-8結(jié)合形成抗-IL-8:IL-8抗體復(fù)合物,該復(fù)合物有延長PMNs壽命作用,可能對PMNs凋亡有抑制作用[19],故IL-8不僅可以趨化、激活PMNs,還參與了抑制PMNs凋亡作用。本研究顯示,與對照組比較,觀察組12、24、48、72 h的IL-8 mRNA相對表達(dá)量增加。說明IL-8 mRNA在ARDS肺組織存在高表達(dá),參與早期炎癥反應(yīng)。有研究[20]發(fā)現(xiàn),在兔ARDS模型中使用人抗IL-8抗體后,可阻止PMNs在肺組織滲出浸潤,改善ARDS疾病的臨床癥狀。

        PMNs是炎癥反應(yīng)重要組成部分,活化的PMNs在肺泡腔和肺間質(zhì)中不斷累積是導(dǎo)致ARDS早期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[21];消除PMNs可顯著降低動(dòng)物模型中急性肺損傷的嚴(yán)重程度[22]。本研究對小鼠鼻內(nèi)緩慢滴入脂多糖溶液造成肺部直接損傷。進(jìn)入機(jī)體的脂多糖與巨噬細(xì)胞細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等炎癥細(xì)胞表面的Toll樣受體4、CD14、髓樣分化蛋白-2組成的復(fù)合物受體識(shí)別、結(jié)合,使下游的NF-κB和MAPK信號通路激活,導(dǎo)致IL-1β、TNF-α等炎癥介質(zhì)的釋放[23]進(jìn)而激活大量PMNs,使其在炎癥部位滲出浸潤,釋放氧自由基、蛋白水解酶及多種炎癥介質(zhì)造成肺泡上皮細(xì)胞和肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷,同時(shí)釋放出的炎癥介質(zhì)再反過來作用于巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和PMNs等未激活的炎癥細(xì)胞,最終形成一種瀑布式樣的炎癥反應(yīng),對機(jī)體造成廣泛地致命性傷害??梢奝MNs在ARDS疾病進(jìn)展中的重要性。本研究顯示,與對照組比較,觀察組12、24、48、72 h的PMNs百分比增加。隨著造模時(shí)間延長,PMNs百分比值與MIP-2和IL-8 mRNA表達(dá)水平呈同步增減的關(guān)系,PMNs的激活、肺內(nèi)聚集可能受這兩種趨化因子調(diào)節(jié), 同時(shí)MIP-2和IL-8可能在維持炎癥進(jìn)展中起重要作用。

        總之,MIP-2、IL-8在ARDS小鼠中存在高表達(dá),在小鼠ARDS炎癥早期即開始參與反應(yīng),可能對PMNs有趨化和激活作用,同時(shí)亦可能在維持炎癥進(jìn)展中起重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)使用抗MIP-2和抗IL-8抗體可減少PMNs在肺組織中聚集,改善 ARDS病情。

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