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支气管哮喘(简称哮喘)是一种由多种细胞(嗜酸性粒细胞、肥大细胞和T细胞等)和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。这种炎症可以引起气道对各种刺激的高反应性,并导致不同程度的广泛而可逆的气道阻塞症状。临床表现为反复发作性喘息、呼吸困难、胸闷、咳嗽,这些症状在夜间和(或)清晨明显,并常常自行或经治疗而缓解。哮喘是全世界最常见的慢性疾病之一,给儿童和成人都带来沉重的负担。
以表面激素应用为代表的抗炎治疗是目前治疗哮喘的主要方法,并在临床上得到了广泛的应用,取得了良好的效果。然而哮喘的发病率和死亡率并未有降低的趋势,反而在不断的上升;吸入糖皮质激素控制哮喘症状也有可能导致全身副作用,而且有部分患者是激素抵抗型哮喘及激素依赖性哮喘。因此,应用雾化吸入疗法寻找新的有效的药物治疗哮喘,更好的控制哮喘是必要的。
祖国传统的医药治疗哮喘已经有一千多年的历史,其中用砒霜(主要成分为三氧化二砷,Arsenictrioxide)有平喘作用早就为人们所认识,但既往由于三氧化二砷采用口服形式,临床应用受到其副作用的限制。随着对哮喘发病机制的进一步研究以及雾化吸入疗法的应用,三氧化二砷的平喘作用重新为人们所认识。现代药理学的研究证实艾叶油具有平喘、镇咳、祛痰的作用。由于艾叶油与三氧化二砷一样,对哮喘具有防治作用,因此将二者共用,作用可能是协同或相加。目前人们虽然已观察到三氧化二砷、艾叶油有一定的治疗哮喘的作用,但对两者联合雾化吸入应用的疗效观察及二者平喘机制的研究较少。
因此,本研究目的是:观察雾化吸入不同剂量三氧化二砷及联合吸入不同剂量艾叶油对哮喘豚鼠嗜酸性粒细胞、Th1/Th2失衡、白三烯C4以及形态学的影响,探讨三氧化二砷、艾叶油治疗哮喘的机制;观察雾化吸入不同剂量三氧化二砷及联合吸入不同剂量艾叶油对哮喘豚鼠心、肝、肾形态的影响。
二、材料与方法
1实验动物
体重约(300±50)g的雄性豚鼠60只,随机分为以下6组:三氧化二砷单倍剂量组(A组),三氧化二砷双倍剂量组(B组),联合用药单倍剂量组(C组),联合用药双倍剂量组(D组),阳性对照组(E组),正常对照组(F组)。
2实验方法
2.1哮喘动物模型的制备
实验第1天以生理盐水1ml,卵白蛋白(0VA)100mg,氢氧化铝(Al(0H)3)100mg配成的致敏液腹腔注射致敏A组、B组、C组、D组、E组豚鼠,F组则仅以生理盐水1ml,AI(0H)3100mg配成的混悬液腹腔注射。实验第15天A组、B组、C组、D组、E组豚鼠雾化吸入1%OVA进行引喘。每天一次,连续8天。F组则仅以生理盐水雾化吸入。
2.2药物处理
实验第16天开始A组、B组、C组、D组分别以不同的雾化剂量于引喘前30min雾化给药;E组、F组雾化吸入生理盐水。
2.3电镜改变
于末次抗原激发24小时后,处死豚鼠,随机取2只,取左上肺做电镜,观察嗜酸细胞的凋亡和肺泡上皮的修复。
2.4收集支气管肺泡灌洗液(BALF)
每组另外的8只豚鼠处死后进行支气管肺泡灌洗,收集BALF。将收集的BALF混匀,离心(2000rpm,4℃)10min,上清液分装于-80℃冰箱中待测细胞因子IL-4、IFN-γ及LTC4。用ELISA法测定上清中IL-4、IFN-γ及LTC4水平,严格按试剂盒说明书操作。采用白细胞计数法计数BALF中细胞总数。瑞氏染色后每片计数200个有核细胞,计数嗜酸细胞(EOS)的个数,获得EOS的百分比。
2.5病理学检查
支气管肺泡灌洗后,取左下肺,做HE染色,观察EOS在肺内浸润的情况及支气管平滑肌和基底膜的改变。每组随机取2只,取心、肝、肾,做HE染色,观察心、肝、肾形态的变化。
3统计学处理
各组数据以均数±标准差(-x±S)表示,所有数据均用SPSS13.0统计学软件处理,以P<0.05认为差异具有统计学意义。
三、结果
1.各组豚鼠BALF中细胞总数的变化
E组BALF中细胞总数与其余各组比较均有统计学意义(p<0.01);A、B两组之间比较有统计学意义(p<0.01),A组与C组比较有统计学意义(p<0.01),B组与D组比较有统计学意义(p<0.05)。
2.各组豚鼠BALF中嗜酸细胞的变化
E组BALF中细胞总数与其余各组比较均有统计学意义(p<0.01);A、B两组之间比较有统计学意义(p<0.01),A组与C组比较有统计学意义(p<0.01),B组与D组比较有统计学意义(p<0.05)。
3.各组豚鼠BALF中IFN-γ的变化
E组BALF中IFN-γ水平与其余各组比较均有统计学意义(p<0.01);用药四组之间比较无统计学意义(p>0.05)。
4.各组豚鼠BALF中IL-4的变化
E组BALF中IL-4水平与其余各组比较均有统计学意义(p<0.01);A、B两组之间比较有统计学意义(p<0.01),A组与C组比较无统计学意义(p>0.05),B组与D组比较无统计学意义(p>0.05)。
5.各组豚鼠BALF中IFN-γ/IL-4比值的变化
E组BALF中IFN-γ/IL-4比值与其余各组比较均有统计学意义(p<0.01);A、B两组之间比较有统计学意义(p<0.05),A组与C组之间比较无统计学意义(p>0.05),B组与D组之间比较无统计学意义(p>0.05)。
6.各组豚鼠BALF中LTC4的变化
E组BALF中LTC4水平与其余各组比较均有统计学意义(p<0.01);A、B两组之间比较无统计学意义(p>0.05),A组与C组比较有统计学意义(p<0.01),B组与D组比较有统计学意义(p<0.05)。
7.肺组织病理学改变
E组支气管壁内及周围肺组织可见大量嗜酸性粒细胞浸润,支气管基底膜、平滑肌增厚,局灶性肺气肿形成;A组嗜酸性粒细胞浸润较E组有所减少,支气管基底膜、平滑肌增厚,局灶性肺气肿形成;C组嗜酸性粒细胞浸润,较E组减少较明显,支气管基底膜、平滑肌增厚,局灶性肺气肿形成;B、D组少量炎症细胞浸润,支气管及肺泡结构基本正常。
8.肺组织电镜观察
E组肺泡间隔明显增厚,可见大量嗜酸细胞浸润,Ⅰ、Ⅱ型肺泡上皮细胞线粒体明显肿胀、断裂;A组部分肺泡间隔少许增宽;可见嗜酸细胞浸润较E组有所减少,可见凋亡的嗜酸细胞,Ⅰ、Ⅱ型肺泡上皮细胞线粒体轻度肿胀、断裂;C组肺泡壁结构大致正常,嗜酸细胞浸润较E组有所减少,可见较多的凋亡嗜酸细胞;Ⅰ、Ⅱ型肺泡上皮细胞结构基本正常。B、D组肺泡壁结构大致正常,和E型组相比嗜酸细胞明显减少,可见凋亡的嗜酸细胞;Ⅰ、Ⅱ型肺泡上皮细胞结构基本正常。
9.各组豚鼠心、肝、肾光镜下的病理改变
各组豚鼠心、肝、肾在光镜下结构基本正常,未见细胞水肿及炎症细胞浸润。
四、结论
1三氧化二砷、艾叶油均具有平喘作用,二者联合应用有协同作用。
2三氧化二砷平喘的机制与促进嗜酸细胞凋亡、调节Th1/Th2的失衡、降低LTC4有关;艾叶油平喘的机制与减少嗜酸细胞浸润,降低LTC4有关。
3三氧化二砷、艾叶油在本研究的实验剂量下对心、肝、肾无明显的毒副作用。