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编号:10283629
变应性鼻炎鼻粘膜P物质受体的研究
http://www.100md.com 《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》 1998年第3期
     作者:安云芳 赵长青 朱庆义 李连青 杨平常 陶正德

    单位:030001 太原 山西医科大学第二医院耳鼻咽喉科(安云芳、赵长青);山西省儿单医院微生物免疫研究室(朱庆义、李连青);山西医科大学第一医院耳鼻咽喉科(杨平常);湖南医科大学湘雅医院耳鼻咽喉科(陶正德)

    关键词:超敏反应;P物质;免疫组织化学

    中华耳鼻咽喉科杂志980304 【摘要】 目的 探讨P物质受体(substance P receptor, SPR)在变应性鼻炎发病中的作用。方法 选健康大鼠20只,雌雄不拘,随机分为实验组和对照组各10只。实验组用卵清蛋白腹腔注射免疫,继之鼻局部免疫建立大鼠变应性鼻炎模型,取该模型和健康对照组动物的鼻粘膜行常规HE染色及免疫组化染色,以观察SPR在鼻粘膜中的分布、密度及其在该模型中的动态变化。结果 SPR广泛分布于健康鼻粘膜上皮细胞、血管内皮细胞、腺细胞及导管、肥大细胞、嗜酸粒细胞、浆细胞和其它单核细胞。变应性鼻炎鼻粘膜中上述部位SPR染色加深,阳性颗粒增多,密度增强,同时SPR阳性细胞数量增多。结论 变应性鼻炎鼻粘膜中SPR表达增多,提示SPR在变应性鼻炎发病中发挥关键作用。
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    Distribution of substance P receptors in rat nasal mucosa of allergic rhinitis An Yunfang*, Zhao Changqing*, Zhu Qingyi, et al.*Second Hospital, Shanxi Medical University,Taiyuan 030001

    【Abstract】 Objective To explore the potential role of substance P receptor (SPR) in the initiation and development of allergic rhinitis (AR). Methods Twenty healthy rats were randomly divided into two groups. A model of allergic rhinitis in rat was established by using ovalbumin intraperitoneal immunization and nasal antigen challenge. The nasal mucosa obtained from seven out of ten AR models as well as ten normal controls were studied routinely by HE and immunohistochemical staining to observe the distribution and changes of SPR. Results The study showed that immunoreactivity to SPR was present both on the surface and in the cytoplasm of epithelial cells, eosinophils, glandular cells and its ducts, mast cells, plasmocyte and other monocytes. During nasal hypersensiti-veness, the staining density and the positive staining cells increased significantly as compared with those in normal controls. Conclusion The increase of SPR in nasal mucosa in rat AR model indicates that SPR might play a critical role in the development of AR.
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    【Key words】 Hypersensitivity Substance P Immunohistochemistry

    P物质(subtance P,SP)是从感觉神经末梢释放的十一肽。在鼻粘膜神经源性炎症中的作用已受到重视。通过与其靶细胞或其它结构上相应的高亲和力受体(P物质受体或速激肽I型受体)结合而发挥其生物学作用[1]。该受体已被克隆、纯化和定性,它是由407个氨基酸残基组成的蛋白质,有7个跨膜链[2]。迄今为止,很少见到有关鼻粘膜P物质受体(subtance P receptor, SPR)分布的报道。为此我们进行了以下研究。

    材料与方法

    一、建立大鼠变应性鼻炎模型

    1. 动物:健康的Wistar大鼠20只,雌雄不限,体重170~220 g,随机分为实验组和对照组各10只。
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    2. 致敏方法:实验组动物以卵清蛋白( Sigma,美国)0.30 mg作抗原,氢氧化铝粉末30 mg作佐剂,加生理盐水1 ml形成混悬液,腹腔内注射,隔日1次,共7次。腹腔注射免疫完成后,每侧鼻腔均以5%卵清蛋白 10 μl局部免疫,每日1次,共7次。对照组动物以生理盐水代替卵清蛋白,其余方法和步骤不变。

    3. 行为学观察:于末次鼻腔致敏后即刻、1、2、3、6、12、24小时,观察动物搔鼻动作、喷嚏、鼻溢液和觅食行为, 以上各项指标均采用叠加量化记分法, 总分>5表示造模成功。记分方法:①鼻痒:轻搔鼻1~2次为1分,剧烈搔抓鼻四周2分; ②喷嚏: 1~3个为1分,4~10个2分,11个以上3分; ③清涕:流至鼻孔为1分,超出前鼻孔2分,涕流满面3分。

    4. 组织制片: 所有动物均以1%戊巴比妥钠(50 mg /kg)腹腔注射麻醉,开胸暴露心脏,经左心室和升主动脉灌注。 先给以500 ml生理盐水(30~35℃)、然后用4%多聚甲醛和0.25%戊二醛混合液(4℃)(用pH=7.4的0.10 mol/L磷酸缓冲液稀释)800 ml灌注固定。取下所有的鼻呼吸区粘膜,并放入相同的固定液中后固定2小时(4℃), 移入10%的蔗糖过夜或直到完全下沉。随机取一侧鼻粘膜,行HE染色、Wright染色和1%甲苯胺蓝染色;另一侧鼻粘膜包埋在水溶性包埋介质中(OCT化合物),在冰冻切片机上做10 μm厚的切片, 并将其裱在涂有APES胶(Sigma,美国)的载玻片上,风干或自然干燥行免疫荧光染色。
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    5. 免疫组化染色: 本组所用抗SPR抗体(Steven R. Vigna教授馈赠) 是针对鼠SPR羧基末端15个氨基酸残基(SPR393~407)而产生的,能特异识别鼠SPR。

    免疫组化染色程序如下: 冰冻切片先在含0.30% Triton X-100、0.90%NaCl的磷酸缓冲液(PBS/Triton)中室温下孵育30分钟;0.30%过氧化氢、50%甲醇液中处理切片5分钟;在含10%正常羊血清的磷酸缓冲液中封闭1小时;与1∶10 000 SPR抗体(用含1%正常羊血清的PBS/Triton稀释)在4℃下孵育48~72小时;与异硫氰酸荧光素(FITC)标记羊抗兔IgG(1∶100, Vector,美国)在37℃ 孵育1小时; 用1∶1甘油与PBS混合物封片。行每个步骤前均以0.01 mol/L PBS(pH=7.4)充分洗涤3次,每次5分钟。取部分切片用正常兔血清或PBS代替一抗做吸收和空白试验。切片在Olympus BH-2型荧光显微镜下检查并摄影。
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    结 果

    一、行为学证据

    10只实验动物中7只叠加记分>5,出现了典型的变应性鼻炎的症状, 如频繁的喷嚏(>10个/分钟),鼻周搔抓,大量清涕及觅食减少等, 这些症状在2小时后逐渐减轻。对照组动物仅出现轻微的喷嚏和搔鼻动作。

    二、组织学改变

    实验组动物的鼻粘膜常规HE染色显示不同程度水肿和血清渗出,动静脉血管扩张和阻塞,肥大细胞和嗜酸粒细胞在上皮下、血管周围浸润,1%甲苯胺蓝染色可见肥大细胞沿血管壁浸润。对照组动物的鼻粘膜无嗜酸粒细胞浸润, 仅见肥大细胞沿着小血管壁散在分布。

    三、 免疫组化观察

    SPR免疫阳性反应性存在于健康大鼠鼻粘膜中,主要分布于鼻粘膜上皮下、血管内皮细胞、 腺细胞及其导管、嗜酸粒细胞、中性粒细胞、浆细胞、肥大细胞和其它的单核细胞中(+~++)。变应性鼻炎造模成功SPR染色有明显增加,而且许多SPR阳性内噬体(endosome)存在于SPR阳性细胞中(+++)(图1~3,附表)。吸收和空白试验结果均为阴性。
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    附表 400倍显微镜下见大鼠鼻粘膜

    SPR免疫反应性分布 部位

    实验组

    对照组

    血管内皮细胞

    ++

    +

    腺细胞及其导管

    +++

    ++

    上皮细胞

    +++

    ++
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    嗜酸性粒细胞

    +++

    +

    中性粒细胞

    ++

    +

    肥大细胞

    +++

    +

    浆细胞

    +++

    +

    注:+ 染色密度较低(<5个SPR阳性细胞/视野);++ 中等染色密度(5~10个SPR阴性细胞/视野);+++ 极高染色密度(> 15个SPR阳性细胞/视野)讨论
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    神经肽与变应性鼻炎的关系是近年来鼻科学领域研究的焦点之一,源于感觉神经末梢的神经肽, 如SP、 降钙素基因相关肽(CGRP)等在由轴索反射(axon reflex)介导的血管扩张、血清渗出以及神经源性炎症中起重要作用。 鼻粘膜有丰富的肽能神经末梢分布,神经肽主要通过与其相应的受体结合而发挥其生物学作用[1]。研究表明, 鼻粘膜除了经典的五种功能性受体(α-肾上腺素受体、 β-肾上腺素受体、胆碱能受体、组胺受体和接受非特异刺激如冷、热等的激惹性受体)之外,还存在神经肽受体,深入探讨鼻粘膜SPR的分布及其在变应性鼻炎中的动态变化,无疑对阐明其机制有重要的意义。

    本文研究结果表明:①SPR 广泛分布在正常大鼠鼻粘膜上皮细胞、血管内皮细胞、腺体细胞及导管、以及嗜酸粒细胞、浆细胞和肥大细胞, 这与我们以前的研究结果—SP能神经末梢在鼻粘膜有广泛分布相一致[3],说明鼻粘膜SP的分布与SPR相匹配;②免疫反应性SPR除在腺体,血管上表达外,还可见于多种免疫效应细胞,提示这些细胞结构是肽能神经递质在鼻粘膜的潜在作用靶点,同时还说明,SP可直接通过与免疫细胞的相应受体结合发挥免疫调节作用,实现神经-免疫网络的信息交换;③在变应性鼻炎动物模型中,鼻粘膜上述部位SPR染色加深,阳性颗粒增多,密度加大,同时SPR阳性细胞数量增多,提示鼻超敏反应时鼻粘膜SPR表达增多,为SP参与鼻超敏反应提供了直接的依据。
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    本观察发现,SPR不仅存在于细胞膜表面,而且还以内噬体的形式存在于细胞浆中。内噬体是通过受体内化形成的[4]。所谓受体内化(receptor internalization)是指膜受体与其相应激动剂发生特异的结合后所发生的激动剂-受体复合物的胞吞过程,而形成内噬体。受体内化后的多肽受体复合物存在三种不同的命运:部分可由内涵体转运至溶酶体降解,发生受体下调(downregulation);部分可经高尔基体处理后重新转运到膜表面,进入所谓的再循环过程;另有部分可通过核转位(nuclear translocation)进入细胞核直接影响核内基因表达[5]。在正常生理条件下,受体内化可能是一种负反馈调节机制,在内环境稳态和变态反应脱敏中可能起一定作用,即通过耗竭细胞表面受体数目,减弱激动剂的生物学作用,发生细胞的自身脱敏。因此,SP介导的SPR的快速内化伴随着快速持续的对SP的脱敏,通过这种方式,可以在一定程度上限制变态反应。一个典型的例子是,静脉注射SP后3分钟,鼠气道后微静脉每个内皮细胞中的SPR内噬体由未注射前的15个增加至107个,然后在120分钟内逐渐恢复到基线水平[6],表明受体内化在正常生理条件下有维持内环境稳态的作用。在鼻超敏反应时,受体内化所导致的受体核转位增加可能还有其它作用。本研究中观察到,变应性鼻炎时大鼠鼻粘膜组织中免疫反应性SPR阳性细胞数目增多,而且在高倍镜下观察,与对照组比较,每个SPR阳性细胞中存在更多的SPR内噬体。鼻粘膜局部SP浓度瞬间剧增,通过受体内化,特别是核转位,导致SP的过度表达,后者再与SPR结合发挥作用,形成了SP诱导的SPR的正反馈调节,在一定程度上加剧了变应性鼻炎的症状。
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    以往研究表明,SP作用3个小时后,变应性鼻炎患者鼻粘膜中IL-1β,IL-3、5、6,TNF-α和IFN-γ 的mRNA 表达明显增加,而这种作用又可通过SP拮抗剂预处理而抑制[7]。结合本研究结果,我们认为嗜酸粒细胞、肥大细胞等细胞中SPR内噬体的增多,还可借助核转位影响细胞因子的表达。在变应性鼻炎时,变应原介导的内源性SP释放后诱导SPR的内化,一方面形成SP诱导的SPR的正反馈调节,另一方面又可通过核转位促进细胞因子表达,这些细胞因子的产生反过来又可加重变应性炎症反应,并可促进SP进一步释放,从而形成一个恶性循环,导致严重而持续的鼻超敏反应。

    志谢 山西医科大学第二医院病理科刘桂卿、张晓琴、卫建平等老师予以帮助

    参考文献

    1Krause JE, Takeda Y, Henshey AD. Structure, functions and mechanisms of substance P receptor action. J Invest Dermatol, 1992,98:2S-7S.
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    2Yokota Y, Sasai Y, Tanaka K, et al. Molecular characterization of a functional cDNA for rat substance P receptor. J Biol Chem, 1989,264:17649-17652.

    3Zhao CQ, Tao ZD, Xiao JY, et al. Changes in tachykininergic nerve terminal densities in rat nasal mucosa during hypersensitivity. Chin Med J, 1997,110:134-138.

    4Hopkins CR. Internalization of polypeptide growth factor receptors and the regulation of transcription. Biochem Pharmacol, 1994,47:151-154.
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    5Morel G. Internalization and nuclear localization of peptide hormones. Biochem Pharmacol, 1994,47:63-76.

    6Bowden JJ, Garland AM, Baluk P, et al. Direct observation of substance P -induced internalization of neurokinin 1 (NK1) receptors at sites of inflammation. Proc Natl Acad Sci USA, 1994,91:8964-8968.

    7Okamoto Y, Shirotori K, Kudo K, et al. Cytokine expression after the topical administration of substance P to human nasal mucosa. J Immunol, 1993,151:4391-4398.

    本课题同山西省青年科学基金和山西省教委青年学科带头人基金联合资助(961017)

    (收稿:1997-12-25 修回:1998-03-05), 百拇医药