IL-1RA对COPD模型大鼠气道炎症和气道重塑的保护作用
2024-02-11
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中国医药导报2019年8月第16卷第23期窑论著窑IL-1RA对COPD模型大鼠气道炎症和气道重塑的保护作用刘菁魏风芹赵伟业栾念旭刘学东银266012青岛市市立医院呼吸科袁山东青岛[摘要]目的探讨白细胞介素1受体拮抗剂渊IL-1RA冤对慢性阻塞性肺疾病渊COPD冤模型大鼠气道炎症和气道重塑的保护作用遥方法采用烟熏加气管内注射脂多糖渊LPS冤对30只Wistar大鼠造模袁并采用随机数字表法将其分为对照组尧甲泼尼龙治疗组尧IL-1RA治疗组袁每组10只遥于第20天开始对各组大鼠连续干预20d袁其中对照组注射生理盐水0.5mg/渊kg窑d冤袁甲泼尼龙治疗组注射甲泼尼龙0.5mg/渊kg窑d冤袁IL-1RA治疗组皮下注射IL-lRA100pg/只遥观察各组大鼠外观尧测量血气袁进行肺组织病理学检查并计算平均肺泡数渊MAN冤和肺平均内衬间隔渊MLI冤曰采用酶联免疫吸附试验检测各组大鼠支气管肺泡灌洗液渊BALF冤中高迁移率族蛋白B1渊HMGB1冤含量曰采用Westernblot法检测各组大鼠肺组织中HMGB1的表达遥结果治疗后袁三组大鼠MAN尧MLI比较袁差异有统计学意义渊P约0.05冤袁其中IL-1RA治疗组MAN大于甲泼尼龙治疗组和对照组渊P约0.05冤袁且其MLI明显小于甲泼尼龙治疗组和对照组渊P约0.05冤遥三组大鼠BALF和肺组织中HMGB1表达量比较袁差异有统计学意义渊P约0.05冤袁其中IL-1RA治疗组BALF中HMGB1表达量低于甲泼尼龙治疗组和对照组渊P约0.05冤曰且其肺组织中中HMGB1的表达袁降低大鼠气道炎症袁改善大鼠血气功能袁对气道重塑具有保护作用遥[中图分类号]R563.9[文献标识码]AHMGB1表达量低于甲泼尼龙治疗组和对照组渊P约0.05冤遥结论IL-RA可以降低COPD大鼠模型肺组织和肺泡[关键词]慢性阻塞性肺疾病曰白细胞介素1受体拮抗剂曰高迁移率族蛋白B1曰炎症曰气道重塑[文章编号]1673-7210渊2019冤08渊b冤-0021-05ProtectiveeffectofIL-1RAonairwayinflammationandairwayremodel鄄inginCOPDmodelratsLIUJingWEIFengqinZHAOWeiyeDepartmentofRespiration,QingdaoMunicipalHospital,ShandongProvince,QingdaoLUANNianxuLIUXuedong银[Abstract]ObjectiveToinvestigatetheprotectiveeffectofinterleukin-1receptorantagonist(IL-1RA)onairwayin鄄flammationandairwayremodelinginratswithchronicobstructivepulmonarydisease(COPD).MethodsThirtyWistarratswereinducedbysmokingandintratrachealinjectionoflipopolysaccharide(LPS).Theyweredividedintocontrolwith10ratsineachgroup.Ratsineachgroupwerecontinuouslyintervenedfor20daysstartingonthe20thday.Thegroup,methylprednisolonetreatmentgroupandIL-1RAtreatmentgroupaccordingtorandomnumbertablemethod,controlgroupwasinjectedwith0.5mg/(kg窑d)saline,themethylprednisolonetreatmentgroupwasinjectedwith0.5mg/266012,China(kg窑d)methylprednisolone,andtheIL-1RAtreatmentgroupwassubcutaneouslyinjectedwithIL-lRAl00pgperrat.Theappearanceofratsineachgroupwasobserved,bloodgaswasmeasured,lunghistopathologicalexaminationwascarriedout,andmeanalveolarnumber(MAN)andmeanlininginterval(MLI)werecalculated.ThecontentofHighmo鄄bilitygroupproteinB1(HMGB1)inbronchoalveolarlavagefluid(BALF)ofratsineachgroupwasdetectedbyen鄄zyme-linkedimmunosorbentassay,andtheexpressionofHMGB1inlungtissueofratsineachgroupwasdetectedbyWesternblot.ResultsAftertreatment,thereweresignificantdifferencesinMANandMLIamongthethreegroups(P
三组大鼠体重比较渊192.57依8.72冤g尧0.05冤遥此外袁对照组大鼠较其他两袁差异无统计学意对照组组毛发更灰暗袁自发活动减少遥对照组大鼠支气管黏膜上皮细胞紊乱尧减少袁纤毛粘连袁杯状细胞增生袁可见支气管血管平滑肌增生袁周围见中性粒细胞和淋巴细胞浸润袁肺泡壁变薄袁部分存在断裂尧融合袁肺泡直径增大袁肺大泡显而易见袁肺泡内存在红细胞尧渗出物和坏死上皮袁存在COPD中国医药导报2019年8月第16卷第23期窑论著窑特征性病理学特征袁提示造模成功遥IL-1RA治疗组和甲泼尼龙治疗组中大鼠镜下仍有上述COPD特征病理改变袁但两组大鼠的支气管黏膜坏死尧杯状细胞增生尧炎症细胞浸润尧肺泡腔内脱落坏死渗出物较对照组明显减少遥见图1遥2.2各组大鼠内平均肺泡数和肺平均内衬间隔比较0.05冤遥其中IL-1RA治疗组MAN大于甲泼尼龙治疗三组MAN尧MLI比较袁差异有统计学意义渊P约组和对照组渊P约0.05冤袁甲泼尼龙治疗组大于对照组渊P约0.05冤曰IL-1RA治疗组MLI明显小于甲泼尼龙ABCA院IL-1RA治疗组渊100伊冤曰B院甲泼尼龙治疗组渊100伊冤曰C院对照组渊100伊冤曰D院IL-1RA治疗组渊400伊冤曰E院甲泼尼龙治疗组渊400伊冤曰F院对照组渊400伊冤曰IL-1RA院白细胞介素1受体拮抗剂图1各组大鼠肺组织病理学观察渊HE染色冤DEF治疗组和对照组渊P约0.05冤袁甲泼尼龙治疗组小于对照组渊P约0.05冤遥见表1遥表1各组大鼠内平均肺泡数和肺平均内衬间隔比较渊x依s袁n=10冤组别MAN渊个/mm2冤MLI渊d/滋m冤IL-1RA治疗组对照组F值P值甲泼尼龙治疗组347.35依17.128.5650.003#**表2各组大鼠动脉血气结果比较渊x依s袁n=10冤组别IL-1RA治疗组对照组F值P值7.40依0.037.37依0.067.35依0.086.7170.009pHPaO2渊p/kPa冤12.59依0.45#*10.62依0.7336.2740.00011.36依0.52*PaCO2渊p/kPa冤3.13依0.57#*4.34依0.78*6.41依0.9852.6850.000甲泼尼龙治疗组287.62依10.66263.95依14.8783.16依8.7322.5610.00075.12依6.84#**92.58依10.92注院与对照组比较袁*P<0.05曰与甲泼尼龙治疗组比较袁#P<0.05遥pH院酸碱度曰PaO2院动脉血氧分压曰PaCO2院动脉血二氧化碳分压曰IL-1RA院白细胞介素1受体拮抗剂注院与对照组比较袁*P<0.05曰与甲泼尼龙治疗组比较袁#P<0.05遥MAN院平均肺泡数曰MLI院肺泡平均内衬间隔曰IL-1RA院白细胞介素1受体拮抗剂蛋白表达量袁差异有统计学意义渊F=10.635袁P=0.000冤遥Westernblot法检测三组大鼠肺组织中HMGB12.3各组大鼠动脉血气结果比较其中IL-1RA治疗组显著低于甲泼尼龙治疗组和对照组渊P约0.05冤袁甲泼尼龙治疗组与对照组大鼠肺组织中HMGB1蛋白表达量比较袁差异无统计学意义渊P>0.05冤遥见图3遥3讨论渊P约0.05冤遥其中袁各组pH两两比较袁差异均无统计龙治疗组和对照组渊P约0.05冤袁甲泼尼龙治疗组高于龙治疗组和对照组渊P约0.05冤袁甲泼尼龙治疗组低于对照组渊P约0.05冤遥见表2遥三组pH尧PaO2尧PaCO2比较袁差异有统计学意义学意义渊P>0.05冤曰IL-1RA治疗组PaO2高于甲泼尼对照组渊P约0.05冤曰IL-1RA治疗组PaCO2低于甲泼尼用了经典的烟熏和两次注入脂多糖法对大鼠造模[7]遥吸烟与反复感染导致和加重COPD疾病的重要因素[8]遥复炎症作用[9]遥因此袁烟熏加气管内注射脂多糖制备的在COPD大鼠模型制作过程中袁采用烟熏模拟发病中的吸烟和空气中的颗粒曰脂多糖慢性暴露模拟气道反大鼠COPD模型具有较高的临床模拟度遥通过肺组织病理学检查可见对照组的大鼠肺泡上皮细胞变性尧坏死袁微绒毛减少或断裂袁肺泡直径增大袁肺泡内存在大CHINAMEDICALHERALDVol.16No.23August2019目前袁有多种大鼠COPD模型制作方法袁本研究使2.4各组大鼠BALF及肺组织中HMGB1的表达比较三组大鼠BALF中的HMGB1表达量比较袁差异有统计学意义渊F=16.857袁P=0.000冤遥其中IL-1RA治疗组BALF中HMGB1表达量低于甲泼尼龙治疗组和对照组渊P约0.05冤袁甲泼尼龙治疗组HMGB1表达量低于对照组渊P约0.05冤遥见图2遥23窑论著窑**#与对照组比较袁*P<0.05曰与甲泼尼龙治疗组比较袁#P<0.05遥BALF院支气管肺泡灌洗液曰HMGB1院高迁移率族蛋白B1曰IL-1RA院白细胞介素1受体拮抗剂图2各组大鼠BALF中HMGB1含量IL-1RA治疗组甲泼尼龙治疗组对照组HMGB1Actin*#与对照组比较袁IL-1RA*P<0.05曰治疗组与甲泼尼龙治疗组比较甲泼尼龙治疗组对照组袁#P<0.05遥BALF院支气管肺泡灌洗液曰HMGB1院高迁移率族蛋白B1曰IL-1RA院白细胞介素1受体拮抗剂图3各组大鼠肺组织中HMGB1的表达量渗出物和坏死上皮袁提示造模成功遥目前袁针对COPD的主要药物治疗方式有多种[10-12]而急性加重期的COPD患者主要应用糖皮质激素治袁疗[13-14]其自身局限和不足遥然而袁药物在[15]COPD治疗的实际应用中均存在定效果袁然而IL-RA遥能否降低其中IL-RACOPD治疗气道炎症并保COPD具有一护气道重塑作用仍未被完全证实[16]遥起到诱导IL-1尧是重要的前炎症因子趋化细胞因子等多种关键作用袁在COPD遥炎症网络中IL-RA是一种淋巴因子拮抗剂袁可通过减轻IL-1茁作用袁而减弱炎症效应细胞作用IL-1RA和糖皮质激素干预[17]遥本研究对袁评价其对大鼠气道炎症和COPD大鼠模型行24CHINAMEDICALHERALDVol.16No.23August2019中国医药导报2019年8月第16卷第23期气道重塑作用遥本研究发现IL-1RA较甲泼尼龙治疗大鼠肺组织中有更高的MAN和更低的MLI遥而结合病理检查也可证实IL-1RA治疗组肺泡扩张尧融合更少遥提示IL-1RA可保护肺泡上皮细胞结构袁防止气道重塑遥目前认为COPD发生气道重塑与气管及平滑肌的反复炎症及氧化应激反应相关[18]低度持续全身炎症也增加心血管疾病发生风险遥COPD疾病中[19-20]本研究主要针对肺泡分泌和支气管组织中的遥HMGB1鼠BALF检测以判断对气道炎症的控制情况和肺组织中袁IL-1RA治疗组的HMGB1遥三组大表达均最少袁显著低于甲泼尼龙治疗组和对照组遥HMGB1在炎症发生过程可作为核蛋白在胞核中被特异性结合蛋白募集至靶点后与DNA结合参与致炎作用[21]时HMGB1分泌到细胞外也可直接发挥致炎作用曰[22]同IL-1RA究也证实了可减少细胞因子释放IL-1RA控制COPD袁清除氧自由基[23]气道炎症的作用遥本研遥遥性炎症COPD尧缺氧可导致肺血管重建患者的气道重塑与慢性反复炎症相关袁引起肺动脉高压[24-26]袁慢血气分析检测中袁IL-1RA治疗组的PaO遥袁这也从侧面反映了IL-1RA对大鼠气道炎症2最高袁PaCO最低2和气道重塑的保护作用遥而直接的肺组织学检测更能够明确看到IL-1RA治疗组大鼠镜下肺泡直径相对更小袁炎症细胞浸润更少袁肺泡腔内脱落坏死渗出物相对更少袁更直接地说明了IL-1RA对大鼠气道炎症和气道重塑的保护作用遥综上所述袁IL-1RA可以降低COPD大鼠模型肺组织和肺泡中HMGB1的表达袁降低大鼠气道炎症袁改善大鼠血气功能袁对气道重塑具有保护作用遥因此袁值得进一步研究IL-1RA调控HMGB1介导炎症通路作用袁为临床COPD患者治疗提供更有利证据支持遥[1]H.Chronic[参考文献obstructive]Lancet袁2017袁389渊10RabeKF袁Watz082冤院1931-1940.pulmonarydisease[J].[2]structiveMolimardM袁RaherisonC袁LignotS袁etal.Chronicob鄄vicepulmonarydiseaseexacerbation2935andpatientsinhalerde鄄EurRespirhandling院realJ袁2017袁49渊2冤院1-lifeassessment601794.of[J].[3]满鑫究进展袁高燕鲁[J].山东医药袁俞晓滢袁2017袁57渊13冤院110-112..COPD气道重塑非炎症机制的研[4]PauwelsandtheNlrp3/caspase-1/IL-1茁NS袁BrackeKR袁DupontLL袁axisetinalcigarette.RoleofIL-1琢inducedRespirJ袁2011袁38渊5冤院1019-1028.pulmonaryinflammationandCOPD[J].smoke-Eur[5]PmacontrolledC袁SethiS袁DawsonM袁etalalantibodytrialMEDI8968ofanti-interleukin-1.Arandomised袁placebo-inchronicobstructivereceptor1monoclon鄄pulmonary中国医药导报2019年8月第16卷第23期[6]侯嘉disease袁马伟荣[J].Respir袁刘洁Res袁2017袁18渊1冤院153.和血清HMGB1的表达及与袁等.慢性阻塞性肺疾病患者肺组织TNF-琢和IL-1茁的相关性[J].中国老年学杂志袁2014渊18冤院5064-5066.[7]宋一平立及药物干预的影响袁崔德健袁茅培英[J].中华内科杂志.慢性阻塞性肺病大鼠模型的建袁2000袁39渊8冤院556-[8]557.刘成际呼吸杂志袁胡俊锋袁2017袁37渊7冤院520-526..COPD急性加重危险因素的研究进展[J].国[9]PeraventsT袁ZuidhofofExpchronicinflammationAB袁SmitTher袁2014袁349渊2冤院229-238.obstructiveandM袁etal.Arginaseinhibitionpre鄄pulmonaryremodelingdiseaseinaguinea[J].JPharmacolpigmodel[10]周新展[J]..临床肺科杂志慢性阻塞性肺病急性加重的诊断与药物治疗进袁2007袁12渊4冤院319-320.[11]肖芹者肺功能.纳洛酮辅助无创正压通气治疗对稳定期尧动脉血气指标及心率的影响[J].成都医学院COPD患学报袁2018袁13渊5冤院554-559.[12]李进勇患者骨代谢以及气道重塑的影响分析袁曾玮.沙美特罗氟替卡松对急性加重期[J].临床和实验COPD医学杂志袁2017袁16渊14冤院1406-1410.[13]柯华者肺癌发生风险影响的系统评价袁陈维永.吸入糖皮质激素对慢性阻塞性肺疾病患[J].成都医学院学报袁[14]2018袁13渊4冤院467-472.包明红入药物治疗的临床研究袁梅晓冬.慢性阻塞性肺疾病急性加重期联合吸[J].临床肺科杂志袁2011袁16渊7冤院[15]1018-1020.孙惠萍急性加重期慢性阻塞性肺疾病治疗的有效性和安全袁徐惠娟袁戴加乐.糖皮质激素不同给药方式对性[J].中国医药导报袁2016袁13渊1冤院130-132.[16]于婧国际呼吸杂志袁袁雅冬.白介素袁2010袁30渊11冤院697-704.1受体拮抗剂与呼吸系统疾病[J].[17]Wahabal.InterleukinF袁Santos-Junior-1ReceptorNN袁deAntagonistAlmeidaRodriguesDecreasesRP袁Hy鄄etpothalamicOxidativeStressDuringExperimentalSepsis[J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