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支气管哮喘(简称哮喘)是一种高度异质性的慢性气道炎症性疾病。过敏性哮喘是其中最常见类型,由Th2细胞介导的呼吸道过敏反应,以呼吸道嗜酸粒细胞浸润、血清IgE升高、杯状细胞化生及黏液高分泌、气道重塑和气道高反应性(airway hyper-responsiveness,AHR)为特征。卫生假说提示:婴幼儿期接触病原菌的机会越少,长大后越易患过敏性疾病。新生期/婴幼儿期是过敏性疾病发病的重要“窗口期”,目前认为,该时期如果接触相应的病原体或病原成分(如脂多糖lipopolysaccharide,LPS),可重塑呼吸道的免疫功能,进而影响机体成年后对呼吸道过敏原的反应。 目的: 1.建立鸡卵清白蛋白(ovalbumin,OVA)诱导的过敏性哮喘模型; 2.研究新生期或成年期LPS暴露,对后续OVA诱导的过敏性呼吸道炎症的影响。 方法: 1.建立OVA诱导的过敏性哮喘模型。致敏阶段:BALB/c小鼠于第0天和第7天经腹腔注射卵清白蛋白(OVA)与佐剂[氢氧化铝AL(OH)3,alunminum,alum]的混悬液(含有20μg OVA和4mg Alum的100μl生理盐水);发敏阶段:第14天开始雾化吸入1%OVA溶液,每天雾化30min,分别连续雾化3天、5天和7天,对照组雾化相同时间的生理盐水,最后一次雾化24h后,获取支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)细胞进行瑞氏-姬姆萨染色和分类计数;肺组织切片行高碘酸希夫染色(periodic Acid-Schiff stain,PAS)及苏木精-伊红染色(hematoxylin-sosin staining,H&E),观察杯状细胞化生及炎性细胞浸润情况并进行病理评分;ELISA检测BALF中IL-4、IL-5、IL-13、IFN-γ水平以及血清中IgE、IgG1和IgG2a水平;最后应用小动物肺功能仪检测气道高反应性(AHR); 2.为研究LPS暴露对后续OVA诱导的过敏性呼吸道炎症的影响,将LPS(100ng)每隔1天经鼻给予新生鼠(≤7天)和成年鼠(7周龄),共6次,对照组给予同等量的生理盐水。间隔3周后,OVA致敏并诱导过敏性哮喘模型,检测指标同上。此外,部分肺组织经胶原酶D消化后制备单细胞悬液,采用流式细胞术(flow cytometry,FCM)检测肺脏嗜酸粒细胞、肺间质巨噬细胞(interstitial macrophage,IM)、树突状细胞(dendritic cell,DC)亚群及Treg细胞的组成;分离获取支气管旁淋巴结(peribronchial lymph nodes,PBLN)细胞,体外与OVA共培养3天,ELISA检测培养上清中IL-4、IL-5、IL-13、IL-10和IFN-γ的水平; 3.采用FCM比较新生鼠和成年鼠稳态下肺组织上皮细胞,肺泡巨噬细胞(alveolar macrophage,AM)、IM及DC表面LPS受体TLR4的表达; 4.为进一步研究LPS的可能作用机制,将LPS(100ng)每隔1天经鼻给予新生鼠或成年鼠,共6次,对照组给予同等量的生理盐水。最后一次LPS处理24h后,FCM检测小鼠肺脏组织中AM、IM及Treg和DC亚群的组成和表型。 结果: 1.与阴性对照组相比,OVA雾化5天和7天的小鼠出现典型呼吸道哮喘样反应,表现为BALF中嗜酸粒细胞数明显增加(p<0.05),BALF中Th2相关的细胞因子(IL-4、IL-5和IL-13)水平明显升高(p<0.05),血清IgE和IgG1水平明显增加(p<0.01),杯状细胞化生和黏液分泌(p<0.001),且雾化5天小鼠出现气道高反应性(p<0.01)。雾化3d小鼠仅出现嗜酸粒细胞增加、IL-5和IL-13水平升高; 2.新生期和成年期LPS预处理均可明显抑制OVA诱导的过敏性呼吸道炎症,新生期LPS处理后,其杯状细胞化生及BALF中Th2型细胞因子水平均明显低于成年期LPS处理组(p<0.05);LPS预处理可明显降低血清中IgE和IgG1水平(p<0.05),但两年龄组之间无差异; 3.两年龄组小鼠经OVA激发后,出现典型嗜酸粒细胞浸润,肺组织中浸润的cDC数目亦明显增加(p<0.05),伴随GM-CSF和CCL-20的水平升高(p<0.05),LPS预处理组则明显低于阳性组;成年鼠经OVA激发后,其肺组织中IM和Treg数目均明显增加(p<0.05),LPS预处理组则明显低于阳性组(p<0.05);新生组阳性小鼠仅IM数目升高(p<0.05),但LPS预处理对之无影响; 4.PBLN细胞与OVA共培养上清中的IL-4、IL-5和IL-13的水平在阳性组均明显升高(p<0.05),LPS预处理组则明显低于阳性组(p<0.05);阳性组IL-10水平明显高于阴性组(p<0.01),新生期LPS预处理可进一步升高(p<0.01),而成年期LPS预处理则明显低于阳性组(p<0.001);各组间IFN-γ水平无变化; 5.稳态下,新生鼠肺脏上皮细胞和cDC2细胞表面TLR4的表达低于成年鼠(p<0.05),而AM和IM细胞表面TLR4的表达高于成年鼠(p<0.05); 6.新生期LPS处理导致肺组织中具有调节功能的IM和Treg细胞数明显升高(p<0.01),而成年期LPS处理组仅IM细胞数增加(p<0.05); 7.新生期LPS处理可增加肺组织cDC2的数目(p<0.001),降低cDC2表面共刺激分子(MHC II、CD86和OX40L)的表达(p<0.05),对cDC1无影响,成年期LPS处理可降低cDC2表面OX40L的表达。 结论: 1.成功建立了OVA诱导的BALB/c小鼠过敏性哮喘模型; 2.新生期和成年期LPS预处理均可抑制OVA诱导的过敏性呼吸道炎症的发生发展,但其作用机制可能不同; 3.稳态下,新生鼠与成年鼠肺脏上皮细胞、cDC2、AM和IM细胞表面TLR4表达水平不同; 4.新生期和成年期LPS预处理可诱导肺组织中具有调节功能的细胞数目增加; 5.新生期和成年期LPS处理可影响cDC2的数目或表型。