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前言呼吸道合胞病毒(respiratorysyncytialvirus,RSV)是婴幼儿最为常见的呼吸道病原体。出生后第一年,约30%的儿童因RSV相关的疾病就诊,到2岁时,几乎所有的幼儿都患过RSV感染。其中20%-30%的患儿可产生下呼吸道症状,0.5%-2%的患儿可因RSV毛细支气管炎而住院。50%以上患过急性毛细支气管炎的婴儿后来都会发生哮喘样喘息发作,RSV感染成为儿童期发生哮喘和过敏的一个重要危险因素。因此,了解RSV的发病机制及探索其治疗非常重要。
白三烯(Leukotrienes,LTs)是一类二十碳不饱和脂肪酸,由细胞膜上的花生四烯酸通过5-脂氧酶(5-lipoxygenase,5-LO)途径合成的。主要有两类白三烯:非肽类白三烯——LTA4、LTB4和半胱氨酰白三烯(cysteinyl-leukotriene,cys-LTs)——LTC4、LTD4和LTE4。LTs通过与细胞上的Cys-LT1受体和Cys-LT2受体发挥作用。
CysLTs在哮喘发病机制中,发挥重要作用,促进炎症细胞向气道聚集,并与细胞因子相互作用,扩大炎症反应,增加粘液分泌,引起气道高反应性。研究显示,RSV感染时肺脏cys-LTs水平增高,LTC4释放高峰时伴有气道阻塞和呼吸增快,提示cys-LTs参与RSV感染的病理过程。因此,阻断该途径有可能改善RSV的病理过程。
孟鲁司特是Cys-LT1受体拮抗剂,已经用于儿童支气管哮喘的临床治疗,能选择性地抑制白三烯参与的病理生理过程,抑制气道炎症细胞的增殖、细胞因子的产生以及炎症介质的释放,促进炎症细胞凋亡,并减少粘液分泌,降低气道高反应性。由于RSV感染与哮喘在免疫学和炎症改变上有较强的关联,因此,将孟鲁司特用于RSV感染的治疗可能减轻其炎症反应。
RSV感染时,大量炎症细胞和炎症因子参与发病,炎症细胞从血液中移向组织、与细胞外基质和上皮粘附过程中,细胞间粘附分子-1(intercellularadhesionmolecule1,ICAM-1)发挥重要的作用。大量研究提示,ICAM-1在RSV感染时增高,参与RSV所致炎症反应,是RSV感染时重要的炎症指标之一。
因此,本研究通过建立RSV感染小鼠模型,检测肺组织中5-LO的表达、动态监测肺组织LTC4水平,应用白三烯受体结抗剂孟鲁司特进行干预,了解白三烯5-脂氧酶途径在RSV感染中的作用,探讨其与ICAM-1的关系,了解白三烯受体结抗剂对RSV感染的干预作用。
材料和方法:一.试验动物和分组无特殊病原体(specialpathogenfree,SPF)BALB/c小鼠,购自北京军事医学科学院实验动物中心,6-8周,体重16-18g,雌性。共55只,随机分为3组:RSV感染模型组(简称“模型组”)、孟鲁司特干预组(简称“干预组”)和空白对照组(简称“空白组”)。
二.RSV病毒接种及干预采用滴鼻法进行RSV接种。共感染46只,模型组:28只,单侧鼻孔滴入100μlRSV悬液;干预组:18只,胃饲孟鲁司特15mg/kg,每日一次,共10天。于接种前24小时开始给药,单侧鼻孔滴入100μLRSV悬液;空白组:9只,单侧鼻孔滴入100μLHep-2细胞培养液。
每日各组小鼠称体重,观察其一般状况,包括毛色、活动度。
三.取材于接种RSV后3天、7天和10天处死小鼠,分离肺组织,左下肺组织放入Carnoys液中,石蜡包埋,用于HE染色和免疫组化检查,余肺分割后放入冻存管,液氮速冻,-70℃保存,用于RNA提取和LTC4检测。
接种后3天,将模型组10只小鼠肺组织分离出后,称重,洗肺,剪碎,加入培养液,研磨成匀浆,离心后进行病毒分离。
四.RSV感染的鉴定分别通过病毒分离、RSV免疫荧光方法、RSVG基因检测鉴定RSV感染。
五.ELISA法检测模型组和空白组小鼠肺组织中LTC4的水平
六.肺脏病理学分析参照肺脏病理评分系统分析各组小鼠肺组织HE染色病理切片,判断肺组织炎症病变严重程度。免疫组化方法检测肺组织中5-LO和ICAM-1表达,应用计算机病理图像分析系统进行定量分析。
七.5-LO和ICAM-1的表达实时定量PCR(SYBRGreenI染料法)法对肺组织5-LO和ICAM-1的表达进行半定量分析
八.统计方法计数资料结果以中位数表示,计量资料结果以均值±标准差表示,应用SPSS11.5统计软件,用Mann-WhitneyU检验进行统计,P<0.05为差异有显著性意义,P<0.01为差异有非常显著性意义。
结果:一.RSV感染模型的鉴定1.病毒分离:RSV接种后3天,10只RSV感染组小鼠的肺匀浆接种于Hep-2细胞后共有7份于第一、二代内出现典型病变——细胞胀大融合,胞浆内颗粒增多、胞浆透明度降低,细胞间隙增宽,部分脱落。
2.病毒分离阳性的标本,细胞涂片后用RSV单克隆抗体间接免疫荧光方法检测RSV抗原,均可见到细胞胞浆内出现发苹果绿色荧光的结构物,呈颗粒状或弥散状分布。
3.应用RT-PCR的方法,检测RSV感染组和对照组小鼠G基因的表达,结果显示感染组全部G基因表达阳性,而空白对照组均为阴性,未见到假阴性和假阳性结果。
二.RSV感染模型的特点1.模型组小鼠有毛乱,毛光泽差,活动度降低的表现,体重生长较空白组缓慢;
2.模型组小鼠肺脏病理发生明显改变,支气管和血管周围以及肺泡间隔炎症细胞浸润增多,支气管腔内粘液分泌增多,肺泡腔内渗出增多甚至出现肺出血表现;病理评分显著高于空白组(P<0.01)。
3.接种后3天,模型组肺组织LTC4含量[中位数为46.69pg/mg蛋白(40.23-82.20)]在显著高于空白组[中位数为15.43pg/mg蛋白,(11.01-18.21)](P<0.01);感染后7天,LTC4含量下降,中位数为18.61pg/mg蛋白(12.40-20.58)接近正常;但是感染后10天,LTC4含量再次升高(P<0.05),中位数为25.73pg/mg蛋白(15.88-25.94);
4.接种后3天,模型组小鼠肺组织免疫组化染色显示5-LO的表达较强,其积分光密度值[中位数为442.95(141.79-2662.31)]显著高于空白组[积分光密度值172.42(26.65-701.26)](P<0.01),主要分布于支气管和小血管周围的炎症细胞以及肺泡上皮细胞和肺泡间隔中炎症细胞内;
5.接种后3天,模型组小鼠肺组织5-LO基因表达[中位数0.047(0.034-0.062)]较空白组[中位数为0.030(0.015-0.035)]增多;
6.接种后3天和7天时,模型组肺组织ICAM-1的表达较强,主要见于肺泡上皮细胞和肺泡间隔中炎症细胞中,其积分光密度值[中位数分别为278.24(96.84-1104.43)和293.9(125.52-1837.60)]显著高于空白组[积分光密度值中位数分别为20.82(8.53-92.36)和84.13(18.35-280.68)](P<0.01)。
7.接种后3天和7天时,模型组肺组织ICAM-1的表达较强,其ICAM-1/GAPDH比值[中位数分别为0.06(0.033-0.092)和0.4(0.151-0.444)]显著高于空白组[中位数分别为0.027(0.01-0.029)和0.040(0.017-0.064)(P<0.05)。
三.孟鲁司特对RSV感染小鼠的干预1.孟鲁司特对小鼠一般状况的影响模型组小鼠有毛乱,毛光泽差,活动度降低等表现,而干预组和空白组无此表现。各组小鼠的体重均未见下降,孟鲁司特治疗组小鼠体重增长幅度较空白组缓慢,感染后8-10天的体重较对照组显著减轻(P<0.05)。
2.孟鲁司特对小鼠肺脏病理炎症程度的影响孟鲁司特干预组和模型组感染后3天病理评分升高,7天时最高,而10天时略有下降,但应用孟鲁司特干预组病理评分在RSV感染后3天、7天和10天时均显著低于模型组(P<0.01)。
3.孟鲁司特对小鼠肺组织ICAM-1表达的影响1.免疫组化接种后3天和7天时,模型组小鼠肺组织ICAM-1的表达较强,显著高于空白组,主要见于肺泡上皮细胞和肺泡间隔中炎症细胞中。干预组小鼠肺组织ICAM-1的表达较模型组显著降低(P<0.01)。
2.ICAM-1基因表达接种后3天和7天时,模型组小鼠肺组织ICAM-1基因的表达较强,显著高于空白组,干预组小鼠肺组织ICAM-1的表达较模型组显著降低(P分别<0.05和<0.01)。
结论:11.应用RSV病毒悬液采用滴鼻法可成功建立RSV感染小鼠模型:1)BALB/c小鼠感染RSV后,可出现活动力减低、毛乱而无光泽,1)BALB/c小鼠感染RSV后,肺脏病理发生明显改变,支气管和血管周围以及肺泡间隔炎症细胞浸润增多,支气管腔内粘液分泌增多,肺泡腔内渗出增多甚至出现肺出血表现。
2.RSV感染BALB/c小鼠模型中,肺脏表达ICAM-1增多,参与RSV感染的发病过程;肺脏5-LO合成表达增加,LTC4水平升高,提示白三烯途径参与RSV致病。
3.白三烯受体拮抗剂孟鲁司特通过减少ICAM-1的表达发挥对RSV感染肺脏病变的抗炎症作用。