中国当代儿科杂志  2015, Vol. 17 Issue (1): 86-89   PDF    
布地奈德雾化治疗对哮喘小鼠糖皮质激素受体及核因子-κB表达的影响
姚如婕, 刘沉涛, 黄榕 , 江燕, 阳爱梅    
中南大学湘雅医院儿科, 湖南 长沙 410008
摘要目的 观察布地奈德雾化吸入对哮喘小鼠糖皮质激素受体(GR)和核因子-κB(NF-κB)表达的影响.方法 24 只健康6~8 周龄雄性BALB/c 小鼠随机分为生理盐水对照组、哮喘模型组(哮喘组)和布地奈德治疗组(BUD 组),每组8 只.通过腹腔注射卵清蛋白和氢氧化铝混悬液致敏以及卵清蛋白溶液雾化吸入激发哮喘.末次激发24 h 后处死小鼠,取支气管肺泡灌洗液(BALF)进行嗜酸性粒细胞计数,取肺组织行病理学检查及免疫组化检测GR 和NF-κB 表达水平.结果 哮喘组BALF 中嗜酸性粒细胞计数较对照组显著增加(P<0.05);BUD 组与哮喘组相比嗜酸性粒细胞数量显著减少,但仍较对照组增高(P<0.05).哮喘组小鼠肺组织可见嗜酸性粒细胞、淋巴细胞等炎症细胞浸润,BUD 组炎症细胞浸润较哮喘组明显减轻.哮喘组GR 阳性细胞百分比与对照组比较明显减少(P<0.05),BUD 组GR 阳性细胞百分比较哮喘组明显增加,但仍低于对照组(P<0.05);哮喘组NF-κB 阳性细胞百分比较对照组明显增加(P<0.05),BUD 组NF-κB 阳性细胞百分比较哮喘组明显减少,但仍高于对照组(P<0.05).结论 BUD 治疗哮喘小鼠的作用机制可能与上调GR 水平及抑制NF-κB 的活性有关.
关键词布地奈德     糖皮质激素受体     核因子-κB     哮喘     小鼠    
Effect of budesonide aerosol treatment on expression of glucocorticoid receptor and nuclear factor-κB in asthmatic mice
YAO Ru-Jie, LIU Chen-Tao, HUANG Rong, JIANG Yan, YANG Ai-Mei    
Department of Pediatrics, Xiangya Hospital of Central South University, Changsha 410008, China
Abstract: Objective To study the effect of budesonide aerosol inhalation on the expression of glucocorticoid receptor (GR) and nuclear factor (NF)-κB in asthmatic mice. Methods Twenty-four healthy male BALB/c mice aged 6 to 8 weeks were randomly divided into three groups (n=8 each): normal saline (control group), asthma model (asthma group) and budesonide-treated asthma (BUD group). Asthma was induced by intraperitoneal injection of ovalbumin (OVA) and aluminium hydroxide suspension and aerosol inhalation of OVA solution. Mice were sacrificed 24 hours after the last challenge. Eosinophil count in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was determined. Pathological examination of the lung tissues was performed and the expression levels of GR and NF-κB were measured by immunohistochemical analysis. Results Eosinophil count in the BALF was significantly higher in the asthma and BUD groups than in the control group (P<0.05). BUD treatment decreased eosinophil count in the BALF compared with the asthma group (P<0.05). The lung tissues in the BUD group showed a less severe infiltration of eosinophils and lymphocytes compared with the asthma group. The percentage of GR-positive cells in the asthma group decreased significantly compared with the control group (P<0.05), and the percentage of GR-positive cells in the BUD group increased significantly compared with the asthma group (P<0.05). Compared with the control group, the percentage of NF-κB-positive cells increased significantly in the asthma group (P<0.05), and the percentage of NF-κB positive cells in the BUD group was significantly reduced compared with the asthma group (P<0.05). Conclusions The action mechanism of budesonide in treating asthmatic mice may be related to the upregulation of GR expression and the inhibition of NF-κB activity
Key words: Budesonide     Glucocorticoid receptor     Nuclear factor-κB     Asthma     Mice    

支气管哮喘(简称哮喘)是气道慢性炎症性 疾病,其特点为气道可逆性阻塞和气道高反应性。 核因子-κB(NF-κB)是一种广泛存在于体内的多 种细胞的核转录因子,参与多种炎症相关因子的 基因转录。抑制 NF-κB 的活化,进而阻断炎症因 子的产生途径,可达到减轻哮喘气道炎症的目的。

糖皮质激素(GC)是目前公认治疗哮喘最有 效的药物。吸入性 GC 主要作用在气道的上皮细胞, 在细胞水平,GC 通过抑制趋化因子和黏附分子的 生成来阻断炎症细胞向气道募集,从而减少气道炎 症细胞的数量。在基因水平,GC 能够促进抑制蛋 白 I κB-α表达上调,抑制 NF-κB 依赖基因的转录 [1]。 本研究拟通过建立哮喘小鼠模型,探讨布地奈德 (Budesonide,BUD)雾化吸入治疗哮喘小鼠的机制。 1 材料与方法 1.1 主要试剂及仪器

BUD 混悬液由阿斯利康制药有限公司提供; 糖皮质激素受体(GR)免疫组化检测试剂盒购自 武汉博士德生物工程有限公司;NF-κB(P-65)免 疫组化检测试剂盒及小鼠二步法检测试剂盒购自 北京中杉金桥生物技术有限公司;卵清蛋白(OVA) 购自上海博舜生物科技有限公司;压缩雾化机购 自德国百瑞公司。 1.2 实验动物及分组

健康 6~8 周龄的雄性 BALB/c 小鼠共 24 只, 体重 23±3 g,由中南大学实验动物学部提供,符 合二级动物标准,饲养于中南大学实验动物学部。 按照完全随机方法将小鼠分为生理盐水对照组(对 照组)、哮喘模型组(哮喘组)和 BUD 治疗组(BUD 组),每组 8 只。 1.3 小鼠哮喘模型的建立

参照 Mayuzumi 等[2] 的方法制备小鼠哮喘模 型。哮喘组小鼠分别于第 1、14 天腹腔注射 OVA 混悬液(100 μg OVA+10 mg 氢氧化铝 +0.2 mL 生 理盐水)0.2 mL 致敏,并于第 14 天以 2% OVA 溶 液5 mL 雾化吸入激发1 次,第25 天起予以1% OVA 溶液 5 mL 雾化吸入激发,每日 1 次,每次 30 min,连续激发 10 d,小鼠出现呼吸急促、烦躁 不安、腹肌痉挛、两便失禁为阳性反应。BUD 组 致敏及激发步骤同哮喘组,并从第 25 天起于每次 激发前 30 min 雾化吸入 BUD 雾化液 5 mL(含 BUD 1 mg),每日 1 次,连续 10 d;对照组腹腔注射致 敏以及雾化吸入激发均以等量生理盐水替代。 1.4 嗜酸性粒细胞计数

于末次雾化24 h 后处死小鼠,开胸,结扎左肺, 以 1 mL 生理盐水灌洗右肺并回收灌洗液,重复灌 洗 2 次,收集的灌洗液以 2 000 r/min 离心 10 min, 收集上清液储存于 -20℃;细胞用 0.8 mL 嗜酸性 粒细胞(EOS)稀释液(2% 伊红溶液 5 mL+ 丙酮 5 mL+ 双蒸水 90 mL)重悬,取 0.1 μL 重悬液对细 胞计数板进行充池,然后在光镜下行 EOS 计数。 1.5 小鼠肺组织病理标本的制备

灌洗完毕后,分离小鼠结扎的左肺,浸入 4% 多聚甲醛固定 24 h,梯度酒精脱水、透明、浸蜡、 石蜡包埋,行小鼠肺组织切片,厚度约 3 μm,常 规苏木精 - 伊红染色,光镜下观察病理改变。 1.6 免疫组化检测小鼠肺组织 GR 和 NF-κB 水平

将已固定的肺组织常规脱水、浸蜡、包埋后 切片,厚度约 5~8 μm;载玻片采用多聚赖氨酸防 脱片处理;捞片后置烤箱中,58℃约 1 h,使切片 紧密黏附于玻片上;切片常规脱蜡;3% H2O2去 离子水孵育 10 min,以消除内源性过氧化物酶活 性;蒸馏水洗,PBS 浸泡 5 min;微波抗原修复; 4% 山羊血清封闭,37℃温箱孵育 30 min;甩掉多 余液体,不洗;滴加一抗工作液,37℃孵育 2 h,4℃ 过夜;PBS 洗 4 遍;滴加生物素标记的二抗,37℃ 孵育 1 h,PBS 洗 3 遍;滴加链霉素抗生物素蛋白 -过氧化物酶溶液,37℃温箱孵育 30 min,PBS 洗涤; DAB 显色,苏木素复染;封片,普通光镜下观察。 每只动物随机取 3 张切片,每张切片随机取 5 个 高倍镜视野,计数每个视野阳性细胞数,算出平 均数即为每张切片阳性细胞的百分比。 1.7 统计学分析

采用 SPSS 17.0 统计软件对数据进行统计学分 析。计量资料用均数 ± 标准差(x±s)表示,多 组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采 用 SNK-q检验,P<0.05 为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 临床症状

哮喘组小鼠激发后均出现不同程度的呼吸急 促、烦躁不安等症状,对照组及 BUD 组小鼠未见 明显异常表现。 2.2 各组小鼠 EOS 计数比较

哮喘组小鼠支气管肺泡灌洗液(BALF) 中 EOS 的 数 量(19.1±2.0×106/L)与对照组 (2.0±1.4×106/L)相比明显增加(P<0.05); BUD 治疗后,BALF 中 EOS 数量(10.6±1.6×10 6/L) 与哮喘组比较明显减少(P<0.05),但仍高于对照 组(P<0.05)。 2.3 各组小鼠肺组织病理改变情况

对照组小鼠气道黏膜未见明显水肿,支气管 管腔光滑,气道及周围血管组织无明显炎性细胞 浸润,肺泡腔内未见炎性分泌物。哮喘组小鼠气 道黏膜可见水肿明显,黏膜上皮细胞肿胀,气道 管腔缩小,甚至完全闭塞,气道腔内可见炎性分 泌物,气道周围血管扩张充血,气道黏膜层、黏 膜下层以及血管周围组织可见大量的炎症细胞浸 润,以 EOS、单核细胞及淋巴细胞为主,另外可 见气道平滑肌增厚。BUD 组小鼠气道仍可见炎症 变化,但与哮喘组相比明显减轻。见图 1

图 1 各组小鼠肺组织病理改变(苏木精 - 伊红染色,×100) 对照组小鼠肺组织未见明显炎症细胞浸润,支气 管管腔光滑,肺泡腔内无明显炎性分泌物;哮喘组小鼠气道周围血管扩张充血,支气管、肺泡等组织可见大量的炎症细胞浸润, 气道平滑肌增厚;BUD 组小鼠肺组织仍可见少量炎性细胞浸润以及血管充血,但较哮喘组明显好转。
2.4 各组小鼠肺组织 GR 和 NF-κB 水平比较

哮喘组小鼠气道壁细胞中 GR 阳性细胞百分 比较对照组明显减少(P<0.05);BUD 组小鼠气 道壁细胞中 GR 阳性细胞百分比较哮喘组明显升 高,但仍低于对照组(P<0.05);相反,哮喘组 小鼠气道壁细胞中 NF-κB 阳性细胞所占百分比较 对照组明显增多,而 BUD 组小鼠气道壁细胞中 NF-κB 阳性细胞所占百分比与哮喘组比较明显减 少,但仍高于对照组(P<0.05)。见表 1图 2

表 1 各组小鼠肺组织 GR 和 NF-κB 水平比较 (x±s,%)

图 2 小鼠肺组织免疫组化结果(DAB 显色,×100) 哮喘组小鼠气道壁细胞中 GR 阳性细胞较对照组明显减少; BUD 组小鼠气道壁细胞中 GR 阳性细胞较哮喘组明显升高,但仍低于对照组;相反,哮喘组小鼠气道壁细胞中 NF-κB 阳性细 胞较对照组明显增多,而 BUD 组小鼠气道壁细胞中 NF-κB 阳性细胞较哮喘组明显减少,但仍高于对照组。图中棕色颗粒为阳 性细胞。
3 讨论

哮喘是一种以 EOS 浸润为特征的气道炎症性 疾病 ,伴有多种炎症介质和细胞因子参与。由于哮 喘发病机制复杂,哮喘动物模型在研究中发挥了 重要的作用。本研究采用 OVA 混悬液雾化吸入激 发 BALB/c 小鼠建立哮喘模型,结果显示小鼠激发 后均出现不同程度的呼吸急促、烦躁不安等症状, 病理观察显示哮喘组小鼠气道黏膜明显水肿,气 道管腔缩小,甚至闭塞,气道腔内可见炎性分泌物, 气道黏膜层、黏膜下层以及血管周围组织可见大 量 EOS、单核细胞及淋巴细胞浸润,气道平滑肌 增厚,BALF 中 EOS 数量增多,提示小鼠哮喘模型 制备成功。

GC 是目前应用最为广泛的甾体类抗炎药物, 其在哮喘治疗中的作用已成为国际共识[3]。本研究 结果显示与哮喘组比较,BUD 吸入治疗后,小鼠 肺部炎性细胞浸润明显减轻,BALF 中 EOS 数量明 显减少,但与对照组比较 BALF 中 EOS 仍有明显 增高,提示 BUD 吸入治疗有明显的疗效,但单一 使用吸入糖皮质激素不能完全控制气道炎症。

NF-κB 是重要的促炎细胞因子的转录调节 器,NF-κB 活化在哮喘的发病过程中发挥重要的 作用。多种与哮喘发生有关的细胞因子和酶类, 如 IL-1β、IL-4、巨噬细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、 TNF-α、巨噬细胞炎性蛋白质-1α(MIP-1α)、环 氧合酶(COX-2)、细胞黏附分子-1(ICAM-1)等, 其基因都受到 NF-κB 的调节 [4-5]。

有证据表明,GC 能够促进抑制蛋白 IκB-α表 达的上调,阻断 NF-κB 的活化,抑制 NF-κB 依赖 的基因转录[1],达到减轻气道炎症、控制哮喘的目 的。而 GC 需要通过与 GR 结合才能发挥抗炎作用。 已证实在气道中 GR 主要存在于上皮细胞和支气管 平滑肌内,未激活的 GR 以蛋白复合物的形式存在, GC 与 GR 结合后,受体 / 激素复合物移行至胞核, 形成同型二聚体,与相对应的顺式作用 DNA 序 列即糖皮质激素应答元件(glucocorticoid-response elements,GREs)相结合,进而阻断或者刺激靶基 因的转录[6] 。NF-κB 与 GR 结合形成复合物调节多 种基因的转录,包括 GR 本身的基因转录[7]。研究 发现,COPD 患者的外周血白细胞中,GR 水平明 显低于正常对照组,在重症哮喘患者的外周血单 核细胞中,GR 的亲和力也是下降的,经过治疗后, 哮喘患者外周血白细胞中的 GR 水平上调[8]

有研究表明,GR 和 NF-κB 可能在功能上互为 转录拮抗因子,机制可能为:(1)NF-κB和GR 之间的直接物理联系,NF-κB p65 的 RHD 结构域 和 GR 的 DBD 结构域参与两者间的直接作用,互 相抑制其转录活化功能;(2)NF-κB与GR竞争 有限的转录辅助因子,如 CREB 结合蛋白(CBP), CBP 在两者的转录活化过程中都是必需的,而数 量有限,二者通过竞争抑制对方的活性;(3)GC 可直接结合 I κB-α基因启动子上的 GC 结合位点, 活化 I κB-α基因的启动子,促使 I κB-α表达的上 调,进而抑制 NF-κB 依赖的基因转录 [9]。本研究 免疫组化结果显示与对照组相比,哮喘小鼠气道 壁细胞中 GR 的表达减少,而 NF-κB 的表达增加; 经 BUD 雾化治疗后,与哮喘组相比,BUD 组小鼠 气道壁细胞中 GR 表达增加,NF-κB 的表达减少; 说明 BUD 雾化治疗哮喘的机制可能与上调 GR 水 平和抑制 NF-κB 的活性有关,通过抑制 NF-κB活 化,阻断炎症因子的作用,抑制气道的炎症反应, 使哮喘患者的病情得到缓解。

参考文献
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