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研究背景:
呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)是引起婴幼儿呼吸道感染最重要的病原体,不仅可在急性期引起毛细支气管炎或肺炎,还与哮喘密切相关。目前有关RSV感染引起急性喘息及持续性哮喘的发病机制尚未完全明确,胸腺基质淋巴细胞生成素(Thymic Stromal Lymphopoietin,TSLP)是近年发现的新型细胞因子,作为病毒感染与哮喘间的桥梁而倍受国内外关注,TSLP来源于胸腺基质细胞和上皮细胞,特别是经抗原激活的支气管上皮细胞。TSLP通过OX40L受体来刺激炎症性树突细胞的生成,进而刺激幼稚CD4+T淋巴细胞增殖,在气道周围创造一个辅助T细胞(helper T lymphocyte,Th)2优势分化的微环境,分泌Th2型细胞因子,促发Th2炎症反应,导致哮喘的发生发展。关于毛细支气管炎患儿体内TSLP水平如何变化,以及RSV感染气道上皮细胞后是否通过上调TSLP合成而促进趋化因子分泌,增加嗜酸性粒细胞与中性粒细胞气道浸润,从而启动气道高反应性和继发哮喘,目前国内外尚未见研究报道。迄今为止,尚无安全有效的抗RSV疫苗及治疗药物问世。痰热清注射液作为复方中草药注射剂,临床应用表明对呼吸道感染治疗效果肯定,但目前尚未见痰热清详细抗病毒机理探讨的研究报道。
研究目的:
1.系统观察RSV不同TCID50和不同感染时间作用人支气管上皮细胞(NormalHuman Bronchial Epithelium,NHBE)的细胞病变效应(Cytopathic effect,CPE),探讨RSV感染NHBE的最佳条件,以成功建立RSV感染NHBE的体外模型,为进一步系统探讨RSV感染分子生物学机制提供有效的体外研究手段。
2.观察RSV感染对人支气管上皮细胞合成TSLP水平的影响,探讨TSLP在RSV性毛细支气管炎性急性喘息发病机制中的作用。
3.将痰热清以不同给药方式、不同给药时间干预RSV感染人支气管上皮细胞,观察其对TSLP合成水平的影响,探讨痰热清对TSLP有无抑制作用。
研究方法:
1.细胞培养和呼吸道合胞病毒扩增、定量:培养实验所需的人喉癌上皮细胞株(Hep-2)、人支气管上皮细胞(NHBE)。以RSV易感的Hep-2细胞进行病毒的繁殖、传代、冻存,以TCID50方法测定病毒滴度。
2.RSV感染NHBE体外模型的建立:将NHBE细胞接种于6孔细胞培养板中,取病毒悬液按每孔100 TCID50接种,动态观察接种24h、48h、72h、96h、120h后NHBE细胞形态学改变。并以实时荧光定量聚合酶链反应(Polymerasechain reaction,PCR)技术检测NHBE细胞中RSV核酸基因表达情况,鉴定RSV是否感染成功。
3.RSV对NHBE合成TSLP的影响:实验分NHBE组(正常细胞对照组)和RSV感染组,感染组加入不同滴度的病毒,分别以TCID501000、500、100、50、10接种于6孔板中已长至85%的NHBE。感染24h、48h、72h、96h、120h收集上清液,应用竞争性酶联免疫吸附试验(Enzyme-LinkedImmunoSorbent Assay,ELISA)检测上清液TSLP水平。
4.痰热清对RSV感染NHBE合成TSLP的影响:
(1)药物毒性测定:将NHBE接种于96孔板,加入10个稀释度的药物,每日记录细胞病变结果,确定药物的无毒性稀释度。
(2)痰热清对RSV感染NHBE后合成TSLP的影响:实验分3组:①预防方式给药组,病毒感染细胞前24 h给药;②直接灭活病毒组,感染时给药;③治疗方式给药组,病毒感染细胞lh后给药。感染12h、24、48、72h收集细胞上清,应用ELISA检测上清液TSLP水平。
5.统计学方法:符合正态分布连续性计量资料用均数±标准差(X±s)表示,多组均数比较采用方差分析;非正态分布计量资料用全距(中位数)表示,两组均数比较采用秩和检验;P<0.01有统计学差异。所有数据统计均使用SPSS11.5软件包进行分析。
结果:
1.RSV感染NHBE体外模型的建立:RSV接种于支气管上皮细胞NHBE后,光学显微镜下观察见细胞胞体增大,透亮度降低,小部分细胞呈坏死聚集状。应用荧光定量PCR技术能从NHBE提取的总RNA中扩增出RSV病毒核酸的基因片段,证实RSV成功感染NHBE。根据系统观察CPE,确定感染时间为72小时和TCID50为100是RSV感染NHBE的最佳条件。
2.RSV对NHBE合成TSLP的影响:NHBE-RSV(1000)组(530.69±1.18)接种后120h TSLP分泌水平最高,显著高于接种后24h(150.73±1.55)、48h(140.33±2.12)、72h(347.99±1.53)和96h(440.95±1.23)(P均<0.05),并显著高于NHBE-RSV(500)组(360.49±0.27)、NHBE-RSV(100)组(321.84±1.35)、NHBE-RSV(50)组(261.38±2.22)、NHBE-RSV(10)组(114.92±1.63)、NHBE组(145.28±2.05)(P均<0.05)。相同感染时间内,随着RSV感染滴度的增加,各感染组TSLP分泌水平均呈上升趋势,且与NHBE(正常细胞对照)组比较均有统计学差异(P均<0.05)。相同感染滴度内,随着RSV感染时间的增加,各感染组TSLP分泌水平均呈上升趋势,且与NHBE(正常细胞对照)组比较均有统计学差异(P均<0.05)。
3.痰热清对RSV感染NHBE合成TSLP的影响:经药物毒性测定,痰热清、利巴韦林无毒性稀释度分别为1:320、1:160。在4个不同给药作用时间内,痰热清、利巴韦林不同的给药方式组(预防给药组、直接灭活组、治疗给药组)与病毒对照组比较,均能显著降低RSV感染NHBE合成TSLP水平(P<0.05),并以预防给药方式下调TSLP的作用最为明显。预防给药方式下,痰热清组较利巴韦林组下调TSLP的作用更明显(P<0.05)。
结论:
1.RSV感染喉癌上皮细胞株(Hep-2),Hep-2可出现典型的融合病变。RSV成功感染人支气管上皮细胞株(NHBE),NHBE仅出现细胞胞体增大,透亮度降低,坏死细胞增多成聚集状,不形成典型的融合病变。感染滴度TCID50为100和感染时间为72h是RSV感染NHBE的最佳条件。
2.RSV感染人支气管上皮细胞可显著上调TSLP合成水平。TSLP水平在感染后48h~72h开始上升,96h~120h达高峰,并随着RSV感染滴度的增加和感染时间的延长而升高,提示RSV感染诱导支气管上皮细胞TSLP合成水平增高可能是RSV引起急性喘息的主要分子生物学机制之一。
3、痰热清可显著下调RSV感染诱导支气管上皮细胞TSLP合成水平,其中以预防给药方式下调显著,提示痰热清对RSV感染TSLP合成有明确的抑制作用,可能为其抗病毒的机制之一。