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编号:10271398
吸入一氧化氮对致敏大鼠气道阻力以及气道炎症的影响同济医科大学附属同济医院呼吸内科(武汉 430030)
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第4期
     作者:薛建敏 徐永健 张珍祥

    单位:

    关键词:一氧化氮;投药;吸入;哮喘;T-淋巴细胞

    中国病理生理杂志990427 摘要 目的:探讨吸入一定剂量一氧化氮(NO)对哮喘气道阻力以及气道炎症的影响。方法:采用免疫组织化学技术(ABC法),观察卵蛋白致敏的气道炎症大鼠模型吸入40×10-6 NO对气道阻力、气道嗜酸性粒细胞(Eos)、淋巴细胞及mIL-2R阳性淋巴细胞的影响。结果:吸入40×10-6 NO 1 h或连续6 d每日吸入1 h均可明显减低气道阻力(P<0.05)。短时吸入40×10-6 NO(吸入1 h)对气道炎性细胞浸润无明显影响(P>0.05),连续6 d每日吸入NO 1 h,气道淋巴细胞数无明显变化,但mIL-2R阳性淋巴细胞明显高于未吸入NO组(P<0.05)。结论:吸入40×10-6 NO有明显扩张支气管的作用;短时吸入40×10-6 NO对气道炎症无影响,但反复间断吸入40×10-6 NO后可引起气道活化T淋巴细胞增加,可能会加重哮喘气道炎症,值得在临床应用中引起重视。
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    Effects of inhaled nitric oxide on the airways resistance and inflammation in sensitized rats

    XUE Jian-Min, XU Yong-Jian, ZHANG Zhen-Xiang

    Department of Respiratory Medicine, Tongji Hospital,Tongji Medical University, Wuhan (430030)

    Abstract AIM: To investigate the effect of inhaled certain concentration of nitric oxide (NO) on the airway resistance and inflammation in bronchial asthma. METHODS: The influences of inhaled 40×10-6 NO on the airway resistance as well as on the cell numbers of eosinophils and lymphocytes, especially the numbers of membrane interleukin-2 receptor( mIL- 2R) positive lymphotytes,in ovalbumin- sensitized rats were observed by physiological and immunohistochemical techniques. RESULTS: Inhalation of 40×10-6 NO both for 1h, and for 1h each day for 6 consecutive days attenuated the airways resistance significantly (both with P<0.05). Short term (1h) inhalation of NO had no effects on the inflammatory cell numbers in the airways. On the contrary,prolonged use of inhaled NO (1h each day for 6 days) led to the significant increase in the numbers of mIL-2R positive lymphocytes in the airways (P<0.05). CONCLUSION: The inhalation of 40×10-6 NO has bronchodilating effect. The airways inflammation is not affected by short term (1h) inhalation; but prolonged inhalation (1h each day for 6 days) may lead to exacerbation of airways inflammation, to which attention should be paid in the clinical practice when inhaled NO is used in the treatment of bronchial asthma.
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    MeSH Nitric oxide;Administration inhalation;Asthma; T-lymphocyte

    支气管哮喘(哮喘)是气道慢性炎症性疾病,支气管平滑肌痉挛是其重要的临床特征之一。一氧化氮(nitric oxide,NO)对气道平滑肌有直接舒张作用,并调节支气管的功能状态[1],因此有人设想把NO作为一种新型支气管扩张剂在临床使用,尤其是哮喘危重发作时使用。但吸入NO对哮喘气道炎症,尤其是淋巴细胞功能有无影响,报道尚少。我们拟通过观察吸入40×10-6 NO对卵蛋白致敏大鼠的气道阻力以及气道炎症和气道淋巴细胞膜表面白介素2受体(mIL-2R)表达的影响,探讨外源性NO(吸入NO)与哮喘气道阻力及气道炎症的关系,为了解吸入NO治疗哮喘的临床应用前景提供实验资料。

    材料和方法

, http://www.100md.com     1.主要药品与试剂: 40×10-6 NO根据400×10-6 NO标准气体(以高纯N2为母气贮存于铝合金罐内,由北京氦普气体工业有限公司提供)调配;卵蛋白(OVA)为Sigma产品;氢氧化铝[A1(OH)3]为上海金山化工厂产品;百日咳杆菌疫苗为上海生物制品研究所提供;小鼠抗大鼠mIL-2R单克隆抗体购于北京邦定医学生物公司。

    2.动物模型及分组: 雄性SD大鼠30只,体重(180±45) g,分为:正常对照组(A组,6只),一次激发组(B组,6只);反复激发组(C组,6只);吸入NO 1h组(D组,6只);吸入NO 1 h/d×6 d组(E组,6只)。B、C、D、E各组大鼠的致敏参照文献[2]方法进行:腹腔注射OVA 1mg,百日咳杆菌疫苗5×109个及A1(OH)3100 mg,2周后用1%OVA生理盐水超声雾化吸入激发,每次20 min。A组以生理盐水代替抗原进行注射和雾化吸入;B组为一次激发组,于第一次雾化吸入OVA后即终止吸入。C组为反复激发组,反复雾化吸入OVA每天1次,连续6 d。D组为OVA雾化吸入后于自制密闭容器内吸入40×10-6 NO 1 h;E组为每天于1%OVA吸入后即吸入40×10-6 NO 1 h/d,连续6 d。以上各组大鼠均于生理盐水,或OVA超声雾化吸入,或吸入NO等前及吸入后10 min,用3%戊巴比妥钠进行麻醉后,用SB-40生理四导仪测定气道阻力(E组为吸入NO第6 d进行测定),然后处死大鼠,留取右肺中叶组织用于HE染色及mIL-2R的免疫组化染色。
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    3.免疫组化技术(ABC法)检测大鼠肺组织mIL-2R阳性细胞:取右肺中叶组织,用恒冷切片机制成20 μm切片,冷丙酮固定10 min,用ABC法[3]进行肺组织mIL-2R阳性细胞染色。用PBS取代羊抗小鼠血清作为空白对照。结果用医用TYTJ-300 图像分析系统处理,每张切片随机取10个视野,在400×光镜下测定mIL-2R阳性细胞(呈棕色)表达的积分光密度值(A值)。取10个视野的均值作为该片的代表值。

    4.致敏大鼠气道炎性细胞浸润的观察: 常规HE染色,400×光镜下随机观察5个视野,计数支气管粘膜下Eos、淋巴细胞数,计算每个视野平均值。

    5.统计学方法: 数据用均数±标准差(x±s)表示,组间差异的显著性用t检验法检验。

    结果

    一、各组大鼠气道阻力变化:
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    由表1可见一次激发组和反复激发组激发后气道阻力均明显高于激发前(P<0.05), 激发组激发后气道阻力均显著高于正常组(P<0.05);吸入NO 1 h组激发后较一次激发组激发后,吸入NO 1 h/d×6 d组激发后第6 d较反复激发组激发后第6 d气道阻力均减低(P<0.05),吸入NO组激发前后气道阻力变化无显著差异(P>0.05)。

    表1 各组大鼠气道阻力变化

    Tab 1 Changes of airway resistance in rats(±s,n=6) Group

    R(kPa.s/mL)

    Before stimulation
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    After stimulation

    A

    0.062±0.009

    0.065±0.004

    B

    0.068±0.012

    0.151±0.018

    C

    0.075±0.011

    0.194±0.022

    D

    0.077±0.004
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    0.082±0.005

    E

    0.084±0.003

    0.090±0.003*

    △P<0.05,vs B; *P<0.05,vs C

    A:control;B:stimulated once; C:repeatedly stimulated;

    D:inhalation of NO for 1 h; E:inhalation of NO, 1 h/d,6 d表2 各组大鼠气道炎性细胞数的变化

    Tab 2 Changes of airway inflammation cell numbers in rats airway (±s,n=6) Group
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    Eos

    (cells/HP)

    Lymphocyte

    (cells/HP)

    mIL-2R+

    lymphocyte(A)

    A

    0

    5.32±2.56

    11.17±2.37

    B

    18.96±3.50*
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    30.53±4.32*

    136.90±15.43*

    C

    22.67±4.86*

    33.23±4.33*

    279.40±69.42*△

    D

    17.32±2.33*

    28.47±2.78*

    155.80±24.43*
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    E

    23.11±3.45*

    34.87±3.47*

    424.4±54.18*○

    *P<0.05, vs A; △P<0.05, vs B; ○P<0.05,vs C

    Fig 1 Bronchial and lung tissue of inhalation NO 1 h/d×6 d group rat (immunohistochemical method, ×200), the numbers of mIL-2R positive lymphocytes in the airway were significantly increased
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    图1 吸入NO 1h/d×6 d组大鼠支气管肺组织(免疫组化染色,×200),支气管周围大量mIL-2R阳性淋巴细胞

    二、各组大鼠气道细胞学变化(见表2):

    两激发组气道Eos,淋巴细胞及mIL-2R阳性淋巴细胞数明显多于正常对照组(P<0.05);反复激发组较一次激发组气道Eos、淋巴细胞数无明显差别(P>0.05);而mIL-2R阳性淋巴细胞数则较多(P<0.05);吸入NO 1h组较一次激发组3种炎细胞变化差异无显著(均为P>0.05),吸入NO 1 h/d×6 d组(图1)气道mIL-2R阳性淋巴细胞数明显多于反复激发组(图2)差异(P<0.05),Eos、淋巴细胞数目无明显变化(P>0.05)。正常对照及空白对照均未见mIL-2R阳性细胞。

    Fig 2 Bronchial and lung tissue of repeatedly stimulation group rat (immunohistochemical method, ×200), there were some mIL-2R positive lymphocytee
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    图2 反复激发组大鼠支气管肺组织(免疫组化染色,×200),有较多mIL-2R阳性淋巴细胞

    讨论

    研究表明气道中唯一具有舒张支气管平滑肌作用的非胆碱能非肾上腺能神经(NANC)的递质即为NO[4],NO的作用与其激活平滑肌细胞鸟苷酸环化酶,生成cGMP增多有关[5]。近年已认识到,哮喘是气道慢性炎症性疾病,气道炎症细胞浸润及激活导致气道高反应性,在致敏原刺激下出现支气管痉挛,气道阻力增加。吸入NO能逆转气道收缩,我们以往人体实验中观察到,吸入40×10-6 NO可以明显改善急性发作期哮喘患者的肺功能[6],因此吸入NO可能不失为治疗哮喘,解除支气管痉挛的有效手段之一。本实验结果显示,反复间断吸入NO 6 d、每天1 h,有明显的扩支气管作用,同时气道中活化T淋巴细胞明显多于未吸入NO组,NO激活哮喘淋巴细胞的机制尚不清楚,可能包括①cGMP依赖机制②cGMP非依赖性机制:Taylor-Robinson等[7]认为NO可选择性抑制Th1细胞分泌IFN-γ,因而可间接促进IL-4、IL-5增高,从而促进Th2细胞激活;Benbernou等[8]新近观察到NO供体可明显减少T细胞IFN-γ mRNA表达,而一氧化氮合酶抑制剂L-NMMA可促进IL-4 mRNA表达,从转录水平证实NO可影响T细胞因子之间的平衡。NO对细胞因子影响的更深机制可能与NO直接影响核因子-KB等及各种细胞对NO调节作用的反应性不同有关[9],有必要进一步探讨。
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    参考文献

    1 Barnes PJ. Neural mechanisms in asthma. Br Med Bull, 1992, 48:149.

    2 Waserman S, Xu LJ, Olivenstein R, et al. Association between late allergic bronchocostriction in the rat and allergen stimulated lymphocyte proliferation in vitro.Am J Respir Crit Care Med, 1995,151:470.

    3 蔡文琴,王伯云. 实用免疫细胞化学.第1版.四川:科学技术出版社, 1988.116.

    4 Barnes PJ, Belvisi MG. Nitric oxide and lung disease. Thorax, 1993,48:1034.
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    5 Schmidt HHW, Lohmann SM, Walter U, et al. The nitric oxide and cGMP signal transduction system: regulation and mechanism of action.Biochem Biophys Acta, 1993,1178:153.

    6 李 荣,张珍详.一氧化氮吸入对支气管哮喘患者肺功能的影响. 内科急性危重症杂志, 1995,1:57.

    7 Taylor-Robinson, Liew FY, Alison S, et al. Regulation of the immune respones by nitric oxide differentially produced by T helper type 1 and T helper type 2 cell.Eur J Immunol, 1994,24:980.
, http://www.100md.com
    8 Benbernou N, Esnaut S, Shin HCK, et al. Differential regulation of INF-γ, IL-10 and inducible nitric oxide synthase in human T cells by cyclic AMP-dependent signal transduction pathway. Immunology, 1997,91:361.

    9 Chang RH, Lin Feng MH, Liu WH, et al. Nitric oxide increased interleukin-4 expression on T lymphocytes. Immunology, 1997,90:364.

    1998年4月1日收稿,1998年11月3日修回, 百拇医药