PM2.5对哮喘小鼠气道炎症的影响及其机制研究

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目的:  研究直径小于2.5微米的细颗粒物PM2.5对小鼠及哮喘小鼠气道炎症的影响,观察PM2.5对小鼠及哮喘小鼠肺组织11βHSD1、11βHSD2及糖皮质激素受体(GR)表达的调控,进而探讨PM2.5促进炎症的可能作用机制。  方法:  42只BALB/c小鼠随机分为六组(n=7):正常对照组(NC组),PM2.5低剂量组(3.5mg/kg)(NP1组),PM2.5高剂量组(10mg/kg)(NP2组),哮喘组(AC组),哮喘+PM2.5低剂量组(AP1组),哮喘+PM2.5高剂量组(AP2组)。模型组予以卵蛋白腹腔注射两次致敏,14天后再行卵蛋白雾化吸入连续8天,建立小鼠过敏性哮喘模型。使用磷酸盐缓冲溶液配制PM2.5悬液,雾化第5天气管切开注入PM2.5悬液,观察各组小鼠哮喘发作表现。最后一次雾化后24小时内取材,收集支气管肺泡灌洗液进行细胞计数,HE染色光镜下观察肺组织病理改变,BALF中IL-4、IL-5和IFN-γ浓度由ELISA试剂盒检测。应用RT-PCR(实时荧光定量PCR)检测各组小鼠肺组织11βHSD1、11βHSD2及GR的mRNA表达。应用Western Blot方法检测各组小鼠肺组织11βHSD1、11βHSD2及GR的蛋白表达。  结果:  1.成功建立小鼠哮喘模型。  2.高剂量PM2.5(10mg/kg)及哮喘可引起小鼠BALF炎症细胞浸润,与正常组相比,NP2组、AC组、AP1组、AP2组BALF淋巴细胞数计数及比例、嗜酸粒细胞计数及比例均增高,差异均有显著统计学意义(P<0.01)。AP2组中嗜酸性粒细胞数高于AC组及AP1组,差异有显著统计学意义(P<0.01), PM2.5可增加哮喘小鼠BALF中嗜酸性粒细胞数;高剂量PM2.5促进小鼠气道内巨噬细胞、中性粒细胞等炎性细胞的浸润。  3.相较于正常组,AP1组及AP2组BALF中IL-4浓度、IL-5浓度升高,差异有显著统计学意义(P<0.05)。与正常组相比,AP1组及AP2组BALF中IFN-γ浓度降低,差异有显著统计学意义(P<0.01)。AP2组BALF中IL-4浓度、IL-5浓度较AC组升高,差异有显著统计学意义(P<0.05),且AP2组高于AP1组(P<0.05)。而AP2组IFN-γ浓度较AC组降低,差异有显著统计学意义(P<0.01),且AP2组低于AP1组(P<0.05)。  4. NP2组小鼠11βHSD1 mRNA的表达水平较NP1组升高(P<0.01);AP2组小鼠11βHSD1 mRNA的表达水平较正常组降低(P<0.01)。相较于正常组,NP2组及AP2组小鼠肺组织11βHSD2 mRNA的表达水平升高(P<0.05)。NP2组小鼠GR mRNA的表达水平较正常组升高(P<0.01)。  5. Western blot结果发现与正常组相比NP1组、NP2组、AC组11βHSD1的蛋白表达均升高(P<0.05)。NP1组、NP2组、AC组、AP2组11βHSD2的蛋白表达均高于正常对照组,差异均有显著统计学意义(P<0.05)。与AP1组相比,AP2组11βHSD2的表达升高(P<0.05);与正常组相比,NP2组GR表达升高(P<0.05);与AC组相比,NP2组GR表达升高(P<0.05)。  结论:  1. PM2.5可加重正常小鼠及过敏性哮喘小鼠的气道病理状态,增加其BALF中IL-4、IL-5浓度,降低IFN-γ的浓度,促进Th2细胞免疫反应,导致气道Th1/Th2免疫失衡。  2. PM2.5可代偿性上调正常小鼠肺组织11βHSD1水平,增加内源性活性GC从而减轻炎症反应。高剂量PM2.5下调哮喘小鼠肺组织11βHSD1的表达。  3. PM2.5可上调正常及哮喘小鼠肺组织11βHSD2水平,加重气道炎症反应。  4.哮喘小鼠肺组织内GR表达下调,GC抗炎效应下降,高剂量PM2.5可代偿性上调正常小鼠肺组织内GR的表达。
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