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目的:(1)建立大鼠慢性哮喘模型,观察哮喘大鼠半乳糖凝集素-8(Galectin-8)及其mRNA、P-ERK1/2及其mRNA在气道、肺组织中的表达情况。(2)探讨Galectin-8及下游因子ERK1/2与哮喘气道炎症及气道重塑的关系。(3)研究Galectin-8抑制剂渥曼青霉素及姜黄素对哮喘大鼠气道炎症、气道重塑及对肺组织中Galectin-8、ERK1/2表达的影响。(4)观察地塞米松对气道重塑和肺组织Galectin-8、ERK1/2表达的影响。
方法:SPF级雄性SD大鼠59只,4-6w,100-120g,用卵清白蛋白(OVA)致敏与激发,建立大鼠哮喘气道重塑模型。实验分为正常组(N组,9只)、哮喘组(A组,10只)、地塞米松组(M组,10只)、渥曼青霉素组(W组,10只)、姜黄素组(C组,10只)及玉米油组(O组,10只),正常组用生理盐水,模型组及各治疗组用OVA/Al(OH)3混合凝胶于第1、8天腹腔注射(i.p)致敏,第15天开始激发,每周三次,每次30分钟,连续8周。C组激发前半小时,予腹腔注射姜黄素100mg/kg;W组激发前半小时予腹腔注射渥曼青霉素15ug/kg;O组激发前半小时予腹腔注射玉米油4ml/kg;M组激发前半小时予腹腔注射地塞米松0.5mg/kg,其余两组以生理盐水代替。末次激发后24小时内处死大鼠用固相夹心酶联免疫吸附试验(ELISA)方法检测血清及支气管肺泡灌洗(BALF)液中ICAM-1水平;对BALF液行细胞总数计数,BALF沉渣涂片作细胞分类计数;光镜、电镜观察肺组织病理变化:图像分析技术测定肺内支气管壁厚度(Wat)及平滑肌厚度(Wam)等重塑指标;免疫组化、RT-PCR法测Galectin-8、P-ERK1/2的表达情况等。
结果:1.光镜:N组支气管和血管周围未见炎性细胞浸润,支气管平滑肌未出现增厚。A组可见支气管和血管周围炎性细胞浸润,以淋巴细胞、EOS、中性粒细胞为主,气道上皮断裂,管腔内可见粘液栓,基底膜增厚,支气管壁增厚、胶原沉积等。治疗组上述改变程度不一,均较A组减轻。
2.电镜:电镜下N组显示正常的肺泡隔和肺泡Ⅱ型上皮细胞,细胞内板层体致密、丰富,支气管纤毛上皮排列整齐。A组肺泡隔明显增厚,肺泡Ⅱ型上皮细胞肿胀,出现板层小体和线粒体空泡化,纤毛排列稀疏,基底膜增厚,胶原沉积等。治疗组上述改变程度不一,均较A组轻。
3.细胞计数及分类计数:A组BALF细胞总数[(3.65±0.37)×106/L]、嗜酸细胞百分比[(7.32±1.62)%]均显著高N组[分别为(0.79±0.30)×106/L、(2.3±0.94)%](均P<O.01);M组[分别为(1.73±0.15)×106/L、(4.92±0.82)%]、W组[分别为(1.77±0.17)×106/L、(2.86±0.31)%]、C组[分别为(2.29±0.27)×106/L、(4.68±0.57)%],其中细胞总数均低于A组但仍高于N组(P<0.05或P<0.01)。
4.支气管壁厚度(Wat)和支气管平滑肌厚度(Wam):A组Wat及Wam均较同时期N组增加:A组[(74.75±5.59)μm2/μm、(40.03±4.25)μm2/μm]均较N组[(34.52±1.50)μm2/μm、(13.21±1.26)μm2/μm]增加(均P<0.01);治疗组Wat及Wam比较:M组[(55.04±6.38)μm2/μm、(21.75±4.13)μm2/μm]、W组[(60.27±4.95)μm2/μm、(24.15±4.57)μm2/μm]、C组[(66.81±5.02)μm2/μm、(34.67±1.79)μm2/μm]均较A低(P<0.05或P<0.01),但仍高于N组(均P<0.01)。
5.血清、BALF中ICAM-1含量:A组血清ICAM-1浓度[(70.01±5.254)pg/ml]及BALF液ICAM-1浓度[(49.89±2.113)pg/ml]均高于N组[分别为(38.16±1.746)pg/ml、(28.03±1.983)pg/ml](均P<0.01),M组[分别为(61.79±4.158)pg/ml、(32.91±1.430)pg/ml]、W组[分别为(62.91±4.432)pg/ml、(37.11±1.199)pg/ml]和C组[分别为(63.60±2.516)pg/ml、(38.01±0.970)pg/ml]均显著低于A组(P<0.05或P<0.01)。
6.免疫组化检测肺组织Galectin-8、p-ERK1/2蛋白表达:二者表达呈明显一致性,平均吸光度值(MOD)A组高于同时期N组:[分别为(0.91±0.21)和(0.93±0.18)、(0.19±0.02)和(0.18±0.01)](均P<0.01);M组[分别为(0.29±0.02)、(0.28±0.01)]、W组[分别为(0.36±0.12)、(0.39±0.02)]和C组[分别为(0.38±0.02)、(0.40±0.02)]均显著低于A组(均P<0.01)。
7.RT-PCR检测肺组织Galectin-8mRNA、ERK1mRNA、ERK2mRNA表达:三者表达呈明显一致性,A组高于同时期N组:[分别为(0.915±0.039)、(0.889±0.030)和(0.951±0.010)、(0.482±0.008)、(0.327±0.021)和(0.348±0.012)](均P<0.01):M组[分别为(0.582±0.037)、(0.439±0.007)、(0.424±0.022)]、W组[分别为(0.705±0.030)、(0.567±0.021)、(0.519±0.010)]和C组[分别为(0.756±0.010)、(0.608±0.037)、(0.557±0.020)]均显著低于A组(P<0.05或P<0.01)。
8.相关分析:(1)大鼠肺组织中Galectin-8mRNA含量与ERK1mRNA含量、ERK2mRNA含量、血清和BALF中ICAM-1浓度、BALF中细胞总数、气道管壁厚度及平滑肌厚度呈正相关;(2)肺组织中Galectin-8表达与P-ERK1/2的表达、BALF中ICAM-1浓度、BALF中细胞总数、气管壁厚度及平滑肌厚度呈正相关。
结论:1.Galectin-8参与哮喘气道炎症损伤和哮喘气道重塑过程,与哮喘的发生有着十分密切的关系,其作用机理可能与通过和细胞表面的整合素结合介导下游的ERK1/2磷酸化有关。
2.姜黄素改善哮喘大鼠气道炎症、减轻气道壁和气道平滑肌增殖程度,其作用与抑制Galectin-8有关。
3.地塞米松干预后哮喘大鼠气道、肺组织Galectin-8表达显著下降,ERK1/2也有类似变化,提示糖皮质激素可能是部分地通过抑制该蛋白的表达从而抑制ERK1/2磷酸化来发挥其抗炎作用。