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编号:10269985
喘患儿血红素氧合酶-1活性的变化及其意义
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第10期
     作者:王虹 李华强 潘捷

    单位:王虹(110042 沈阳,中国人民解放军第四六三医院儿科);李华强(重庆第三军医大学野战外科研究所大坪医院儿科);潘捷(重庆第三军医大学野战外科研究所大坪医院儿科)

    关键词:血红素氧化(脱环);哮喘;一氧化碳;环-GMP;一氧化氮

    中华儿科杂志001004 【摘要】 目的 观察哮喘发作期、缓解期哮喘患儿血红素氧合酶-1(HO-1)活性的变化及其意义。方法 采用分光光度法等方法,对轻~重度哮喘患儿(72例)在发作期和缓解期(72例中的34例)分别检测血清HO-1活性、血一氧化碳血红蛋白(COHb)、一氧化氮(NO),环-磷酸鸟苷(cGMP)、IgE水平,并与对照组(32例)健康儿进行比较。结果 (1)哮喘组HO-1活性为(127±33) nmol/(h.L),正常组为(39±13) nmol/(h.L),缓解组为(34±14)nmol/(h.L),哮喘组与正常组、缓解组差异均有显著意义(t=19.87, 15.59, P<0.01); 哮喘病情严重度(轻、中、重)之间HO-1活性差异亦有显著意义(F=76.59, P<0.01)。(2)哮喘组血COHb、NO、cGMP和IgE均高于正常组,差异有非常显著意义(P<0.01),与缓解组差异亦有显著意义(P<0.01),且分别与HO-1活性呈显著正相关(r=0.877 4、0.777 2、0.745 1、0.791 5,P<0.001);缓解组上述指标与正常组之间差异无显著意义(P>0.05)。结论 哮喘发作时患儿体内的HO-1活性增加,与体内内源性一氧化碳、NO、cGMP和IgE水平增加相关。HO活性水平可反映哮喘病情的严重程度。
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    Determination of heme oxygenase-1 activity and its clinical signification in children with asthma

    WANG Hong LI Huaqiang PAN Jie

    (Department of Pediatrics, The 463rd Hospital of PLA, Shenyang 110042, China)

    【Abstract】 Objective To observe the change of heme oxygenase-1 (HO-1) activity in children with symptomatic and asymptomatic or stable asthma and determine whether HO-1 contributes to the mechanism of allergic asthma and thereby to evaluate its possible application in clinical practice. Methods In the early morning, 2 ml venous blood was collected from all enrolled subjects, including 72 children with critical or mild symptomatic asthma (male 43, female 29, and age 6.5±3.1 years), 34 asymptomatic cases of the 72 children who were at the relieving stage (relieved asthma group, male 19, female 15, and age 6.7±3.2 years) and 32 healthy children who were enrolled to serve as normal controls (male 18, female14, and age 6.3±3.1 years). The levels of HO-1 activity, COHb and NO were measured with the double wavelength scanning by a spectrophotometer; cGMP and IgE by using [125] I-cGMP and total IgE with EIA avidine-biotine radioimmunoassay kits. Results The HO-1 activities [127±33 nmol/(h.L)] in children with symptomatic asthma were markedly higher than that of normal control subjects [34±14 nmol/(h.L)] (t=19.87, P<0.01). There were distinct differences among subjects with different degrees of symptomatic asthma (F=76.59, P<0.01 by the F test of multiple groups). The levels of COHb, NO, cGMP and IgE in asthmatic children also elevated as compared with normal control subjects (P<0.01) and positively correlated to the level of HO-1 activity, respectively (r=0.877 4, 0.777 2, 0.745 1, 0.791 5,P<0.001). All the tested levels in the 34 cases during asymptomatic phase of asthma recovered to normal compared with the levels obtained during symptomatic phase of asthma [for example, HO-1 activity was(39±13)nmol/(h.L),t=15.59, P<0.01 by the paired t test]. Conclusions The increased activity of HO-1 in children with asthma was positively related to their levels of endogenous CO, cGMP, NO and IgE. This suggests that HO-1 activity may reflect inflammation in the asthmatic lung and therefore may serve as a reference index for diagnosing asthma and evaluating therapeutic effects.
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    【Key words】 Heme oxygenase (decyclizing); Asthma; Carbon monoxide; Cyclic GMP;Nitric oxide

    Zayasu等[1]发现哮喘患者呼出高浓度的一氧化碳(CO),推测与血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)有关。我们也曾证明哮喘豚鼠肺组织HO-1蛋白合成增加,体内HO-1活性水平明显升高[2]。本研究通过监测哮喘患儿HO-1活性变化来进一步探讨此酶在哮喘发病机制中的作用。

    对象及方法

    一、对象

    病例来自1997~1999年本院的住院和门诊符合哮喘诊断标准的患儿72例[3],男43例,女29例;年龄1~14岁 (6.5±3.1)岁。3岁以前发病者占42%,病程0.5~11年(3.2±2.6)年。病情严重程度[3]:轻度32例,中度29例,重度11例。将其中34例患儿 [男19例、女15例,年龄(6.7±3.2)岁] 在临床哮喘症状消失,肺功能第一秒最大呼气量(FEV1)>80%,最大呼气高峰流速(PEF)变异率<20%,停用药物5 d至2个月期间作为哮喘缓解组[3]。选体检正常健康儿32例[男18例、女14例,年龄(6.3±3.1)岁]作为对照组。抽取晨起静脉血2 ml,分离血清和血浆,分别在-70℃和-20℃保存待测。
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    二、方法

    1.一氧化碳血红蛋白(COHb)双波长定量测定:参照乐宏元等[4]的方法,新鲜血中加入保险粉 (Na2S2O4),使样品中多组分的血红蛋白转化为Hb和COHb两个组分,在721A型分光光度计(四川仪表九厂)上用420 nm和432 nm两个波长测定吸光度,依比尔定律建立综合方程式求出全血COHb的百分含量。

    2.HO-1活性测定:根据HO-1降解血红素生成胆红素和CO原理,以样品反应物中胆红素生成量代表HO-1活性。血清20 μl中加入2 mmol/L正铁血红素[血晶素(hemin),美国Sigma公司提供]40 μl、4.5 mmol/L 还原型辅酶Ⅱ(NADPH,德国Boehyinger Mannheim公司提供,Na4-NADPH, 纯度>98%) 40 μl,同一只健康豚鼠的肝组织匀浆上清液20 μl (作为胆绿素还原酶的来源)、0.1 mol/L 的KH2PO4缓冲液(pH 7.4) 1.8 ml,避光置37℃、10 min,将反应物棕色小瓶置于冰上终止反应。不含NADPH的样品作空白对照,样品与空白均做双份,在分光光度计上用464 nm和530 nm双波长测定胆红素生成量(胆红素摩尔吸光系数:0.025 nm/cm)[5],以每小时每升血清生成胆红素量[nmol/(h*L)] 为单位。
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    3. 血浆一氧化氮(NO)水平测定:采用萘乙二胺与样品中硝酸盐和亚硝酸盐反应生成粉红色物质,在分光光度计上540 nm处测定样品的吸光度,按试剂盒(军事医学院提供)说明操作,以NO-2+NO-3离子浓度代表血浆NO 含量(μmol/L)。

    4.血浆IgE总水平测定:采用ELISA方法,按试剂盒(维科生物技术有限公司提供)说明操作。

    5.血浆环-磷酸鸟苷(cGMP)水平测定:应用放射碘 125 I标记cGMP(125I-cGMP)的放射免疫竞争抑制分析法,按试剂盒(上海中医学院提供)说明操作。

    三、统计学处理

    检验结果以±s表示,采用成组t′ 检验、F检验及直线相关分析法。
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    结果

    一、哮喘组发作期和缓解期与对照组几项指标的比较

    由表1可见,哮喘组患儿发作期血清HO-1活性、全血CO、血浆NO、cGMP、血浆IgE均高于正常对照组,用t′检验判断(因两组方差不齐),差异均具非常显著意义(P均<0.01);缓解组上述指标虽仍高于对照组,但差异均无显著意义(P>0.05)。

    哮喘组34例发作期与缓解期自身对比,缓解组各项指标均明显下降,与发作时相比,差异均有显著意义(P均<0.01)。缓解组与正常组之间差异无显著意义(P>0.05)。

    二、病情对血HO-1活性影响

    哮喘组72例中重度11例,血清HO-1活性为(180±10)nmol/(h*L),中度29例,血清HO-1活性为(134±21)nmol/(h*L),轻度32例,血清HO-1活性为(102±20)nmol/(h*L),经多组间检验,F=76.59,P<0.01,说明HO-1随病情加重而上升。
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    三、几项指标的关系

    血清HO-1活性增加伴随全血COHb、血浆NO、cGMP和IgE水平同时上升,HO-1活性与它们分别呈显著正相关,r值分别为0.8774, 0.7772,0.8454,0.7915,P值均<0.01。COHb与cGMP亦呈显著正相关r=0.7451,P<0.01。

    讨论

    本研究采用分光光度双波长法测定人体血清HO-1活性,是将待测血清作为HO-1的来源,加入正铁血红素作为HO-1的催化底物,由于人与鼠的HO-1基因同源性达80%以上[6],因此加入富含胆绿素还原酶的豚鼠肝组织匀浆上清液具有其催化活性[7],在加入的NADPH协同作用下,能有效地参与胆红素的形成过程。另外,因同时选择同一只健康豚鼠,排除了肝组织中少量的HO-1活性的干扰,加上标本处理上采用空白对照可以进一步消除干扰因素,因此该法检测结果比较可靠。
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    表1 哮喘患儿血清各项指标检测结果(±s) 组别

    例数

    血清HO-1活性

    [nmol/(h*L)]

    全血COHb (%)

    血浆NO

    (μmol/L)

    CGMP

    (nmol/L)

    血浆IgE

    (kIU/L)
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    (A) 哮喘组

    72

    127±33

    4.76±1.48

    33±7

    34±2

    213±59

    (A′) 哮喘组

    34

    134±32

    4.97±1.56

    33±8

    35±11
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    216±63

    (B)缓解组

    34

    39±13

    0.77±0.31

    14±4

    15±4

    108±25

    (C) 正常组

    32

    34±14

    0.66±0.29

    14±4
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    14±3

    107±27

    (A)与(C)比t′值

    19.87*

    22.55*

    16.96*

    36.42*

    12.52*

    (A′)与(B)比t′值

    15.59*

    14.16*
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    12.71*

    9.94*

    9.28*

    (B)与(C)比t′值

    1.44

    1.49

    0.37

    1.19

    0.18

    注: *P<0.01;(A′):为(A)组中的一部分,并与(B)组自身配对的哮喘患儿 结果表明,哮喘患儿在发作期HO-1活性水平明显升高,临床症状愈重,HO-1活性水平愈高,提示HO-1参与了哮喘的发病机制。HO-1是HO的诱导形式,哮喘时缺氧、氧化反应、炎性细胞因子、内源性一氧化氮(NO)增加等多种因素影响可能诱导HO-1 mRNA的转录,导致体内HO-1蛋白合成和活性增加,释放入血,致使血清HO-1活性水平升高[7-9],因此检测血清HO-1活性能反映哮喘患者体内HO-1活性和蛋白合成的状态、哮喘发作的严重程度,可作为临床诊断和判断疗效的依据。
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    另外,哮喘患儿体内内源性CO、cGMP和NO水平在发作期伴随HO-1蛋白和活性水平升高而上升,而在缓解期随着HO-1水平下降而降低,提示HO-1与三者之间存在着必然的联系。HO系统降解血红素生成的CO,是体内内源性CO的唯一来源[7],而HO-1是HO的诱导形式,因此,哮喘时内源性CO水平升高,是由于HO-1增加所致。CO具有第二信使分子样作用,它能激活sGC,间接介导cGMP生成增加[7],参与维持或调节气道平滑肌细胞松弛[10-12]。NO和 CO水平同时升高,提示哮喘因素同时诱导了一氧化氮合成酶(NOS)和HO-1,但两者之间的关系需进一步探讨。

    哮喘时,患儿体内HO-1水平伴随血浆IgE水平同时升高,提示HO-1可能促进了炎性细胞因子(IL-4等)的分泌[7],后者促进B淋巴细胞增殖,使IgE分泌增加而参与哮喘的免疫调节机制。

    但另一方面,HO-1、CO和cGMP又能促进肺巨噬细胞、肥大细胞、嗜酸粒细胞等合成和释放炎症介质(如组织胺、白三烯)和分泌炎性细胞因子(如白介素1、肿瘤坏死因子α)等[7],从而参与哮喘气道高反应性损伤过程。因此,HO-1、CO和cGMP在哮喘中的双重作用需要进一步探讨。
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    参考文献

    1,Zayasu K, Sekizawa K, Okinaga S, et al. Increased carbon monoxide in exhaled air of asthmatic patients. Am J Respir Crit Care Med, 1997,156:1140-1143.

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    收稿日期:1999-09-14, 百拇医药