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研究目的支气管哮喘是儿科常见的呼吸系统疾病,严重危害儿童的身体健康。且病情顽固难愈,病程迁延反复,如果未及时治疗,可伴随终身[1]。研究表明,气道慢性炎症是气道重塑的发生基础,而重塑则是气道炎症缓慢发展的必然结果,气道持续性的炎症反应以及损伤和修复,最终导致组织增生和气道狭窄[2-3]。核转录因子Kappa B(NF-κB)、缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)、丝氨酸/苏氨酸激酶(AKT)分别是炎症和缺氧反应中的关键转录因子,受上游的丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路的调控,从而激活其下游的血管内皮生长因子(VEGF)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、转化生长因子β1(TGF-β1)等基因表达,在气道炎症反应[4-8]和气道重塑演进过程中[9-11]发挥重要作用。蝎黄解痉治哮颗粒为导师冯晓纯教授基于中医理论与前人总结经验的自拟方,全方由麻黄、全蝎、杏仁、白果、苦参、甘草等组成。以《摄生众妙方》中定喘汤为基础,加减化裁而来,加入祛风解痉的虫类药全蝎为理论基础,具有宣肺解痉、止咳平喘的功效。本课题文以NF-κB和HIF-1αα作为切入点,探讨蝎黄解痉治哮颗粒对MAPKs信号通路调节NF-κB和HIF-1αα的作用,阐述其缓解支气管哮喘气道炎症和气道重塑的机制,为今后中医药防治哮喘病的基础研究提供必要的理论与实验依据。研究方法实验一:建立急性哮喘小鼠模型,分为对照组、模型组、蝎黄解痉治哮颗粒高剂量组(XHG)、蝎黄解痉治哮颗粒低剂量组(XHD)和孟鲁司特组(Montelukast)。体内实验观察指标:(1)雾化激发时观察小鼠一般状态及行为学;(2)支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中细胞计数及细胞因子;(3)肺组织切片进行苏木精-伊红(haematoxylin and eosin,HE)染色、过碘酸雪夫(periodic acid-schiff,PAS)染色、Masson染色进行病理检查和比较结果;(4)通过免疫组化法检测肺组织中p-ERK 1/2、p-p38MAPK、p-JNK 和 Akt、p-NF-κBp65 蛋白表达,及其下游通路的 VEGF、MMP-9、TGF-β1蛋白表达。体外实验观察指标:(1)检测药物对16HBE(人支气管上皮细胞)细胞毒性实验;(2)免疫荧光法检测LPS诱导16HBE细胞中p-NF-KB p65表达,以及蝎黄解痉治哮颗粒的干预作用。实验二:建立哮喘气道重塑模型小鼠,分为对照组、模型组、蝎黄解痉治哮颗粒高剂量组(XHG)、蝎黄解痉治哮颗粒低剂量组(XHD)和孟鲁司特组(Montelukast)。体内实验观察指标:(1)支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中细胞计数及炎症细胞因子的变化;(2)肺组织切片进行苏木精-伊红(haematoxylin and eosin,HE)染色、过碘酸雪夫(periodic acid-schiff,PAS)染色、Masson染色进行病理检查和比较结果;(3)通过免疫组化法检测肺组织中p-ERK 1/2、p-p38、p-JNK、Akt和HIF-1α蛋白表达,及其下游通路的VEGF、MMP-9、TGF-p1蛋白表达,以及α-SMA蛋白表达;(4)免疫荧光法检测哮喘模型小鼠肺组织内α-SMA蛋白表达;(5)免疫蛋白印记法(Western Blot,WB)检测模型小鼠肺组织内α-SMA蛋白表达水平。体外实验观察指标:(1)检测药物对ASMC(气道平滑肌细胞)细胞毒性实验;(2)免疫荧光法检测LPS诱导RASMC细胞p-NF-κB p65蛋白表达,以及蝎黄解痉治哮颗粒的干预作用。研究结果实验—结果(1)OVA致敏小鼠出现哮喘发作表现。(2)实验结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠BALF中炎症细胞总数及分类细胞计数(嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞)明显升高,蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理后,炎症细胞数量及分类细胞计数明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。BALF中细胞因子检测结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠TNF-α、IL-6、IL-1(β水平增加,经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可显著降低哮喘小鼠BALF中TNF-αα、IL-6、IL-1β水平,差异具有统计学意义(P<0.05)。(3)HE染色结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠炎症细胞广泛浸润到气管及血管周围。经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理显著改善这种情况。PAS染色结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠气道周围杯状细胞增生明显,黏液分泌增加,经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制哮喘小鼠气道杯状细胞增生及黏液分泌。Masson染色结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠肺气道上皮维化程度加深,经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制哮喘小鼠气道上皮纤维化程度。(4)免疫组化法检测小鼠肺组织中p-ERκ1/2、p-JNK、p-p38 MAPK、AKT、p-NF-KB p65、VEGF、MMP-9和TGF-β1蛋白表达的变化。结果表明,与对照组相比较,模型组小鼠肺组织中各蛋白表达明显增加,与模型组相比较,蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制上述蛋白表达。差异具有统计学意义(P<0.05)。(5)免疫荧光法检测LPS诱导16HBE细胞中p-NF-κB p65蛋白表达的变化。结果表明,与对照组相比较,LPS诱导的16HBE细胞中p-NF-κB p65蛋白表达明显增加,与模型组相比较,蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制p-NF-κB p65蛋白表达。差异具有统计学意义(P<0.05)。实验二结果(1)实验结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠BALF中炎症细胞总数及分类细胞计数(嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞)明显升高,蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理后,炎症细胞数量及分类细胞计数明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。BALF中细胞因子检测结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠TNF-α IL-6、IL-1β水平增加,经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可显著降低哮喘小鼠BALF中TNF-α、IL-6、IL-1p水平,差异具有统计学意义(P<0.05)。(2)HE染色结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠炎症细胞广泛浸润到气管及血管周围。经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理显著改善这种情况。PAS染色结果表明,与对照组小鼠比较,模型组小鼠气道周围杯状细胞增生明显,黏液分泌增加,附着于上皮管腔内,部分地方形成粘液栓。经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制哮喘小鼠气道杯状细胞增生及黏液分泌。Masson染色结果表明,与对照组小鼠比较,模型组可见上皮细胞紊乱、脱落,气道壁增厚,气管腔狭窄,部分小血管形成和大量胶原纤维沉积,经蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制哮喘小鼠气道上皮纤维化程度。(3)免疫组化法检测小鼠肺组织中p-ERK1/2、p-JNK、p-p38MAPK、AKT、HIF-1α、VEGF、MMP-9和TGF-p1蛋白表达的变化。结果表明,与对照组相比较,模型组小鼠肺组织中各蛋白表达明显增加,与模型组相比较,蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制这些蛋白表达。差异具有统计学意义(P<0.05)。(4)免疫荧光法检测LPS诱导RASMCs中p-NF-KB p65蛋白表达的变化。结果表明,与对照组相比较,LPS诱导的RASMCs中p-NF-κBp65蛋白表达明显增加,与模型组相比较,蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制p-NF-κB p65蛋白表达。差异具有统计学意义(P<0.05)。(5)分别通过免疫组化法、免疫荧光法和WB法检测模型小鼠肺组织中αα-SMA蛋白表达的变化。结果表明,与对照组相比较,模型组α-SMA蛋白表达明显增加,与模型组相比较,高剂量蝎黄解痉治哮颗粒或孟鲁司特处理可明显抑制α-SMA蛋白表达。研究结论(1)蝎黄解痉治哮颗粒可抑制急性哮喘模型小鼠和哮喘气道重塑模型小鼠BALF中炎症细胞和相关细胞因子的表达,减轻了模型小鼠气道内炎症反应。(2)蝎黄解痉治哮颗粒可显著减少急性哮喘模型小鼠和哮喘气道重塑模型小鼠气道及血管周围炎症细胞浸润,减少气道杯状细胞增生及黏液分泌,减少胶原细胞沉积降低气道上皮下纤维化程度。(3)由急性哮喘模型小鼠肺组织实验结果证实,蝎黄解痉治哮颗粒能抑制MAPKs、Akt、NF-<B通路的激活,以及其下游VEGF、MMP-9、TGF-β1的表达,阻止了由此引发的支气管哮喘的反复发作。(4)由哮喘气道重塑模型小鼠肺组织实验结果证实,蝎黄解痉治哮颗粒能抑制MAPKs、Akt、HIF-1α通路的激活,以及其下游VEGF、MMP-9、TGF-β1的表达,阻止了由此引发的支气管哮喘的反复发作。(5)蝎黄解痉治哮颗粒能抑制哮喘气道重塑模型小鼠肺组织内α-SMA的表达,进而减轻哮喘模型小鼠的气道高反应和减缓气道重塑。(6)蝎黄解痉治哮颗粒可抑制LPS诱导的16HBE细胞和RASMCs中p-NF-κB p65蛋白表达。