探讨细颗粒物(PM2.5)通过肌动蛋白相关蛋白(Arp)2/3复合体,影响慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)小鼠肺泡巨噬细胞(AM)吞噬功能的机制。
方法40只8周龄SPF级雄性BALB/c小鼠按随机数字表法分为健康对照组、健康PM2.5组、慢阻肺对照组、慢阻肺PM2.5组,每组10只。慢阻肺对照组及慢阻肺PM2.5组采用烟草烟雾暴露法建立慢阻肺小鼠模型,并称慢阻肺组,健康PM2.5组及慢阻肺PM2.5组小鼠连续雾化吸入PM2.5(662 μg/m3)90 d。流式细胞术检测AM吞噬异硫氰酸荧光素标记大肠杆菌(FITC-E.coli)的能力,用平均荧光强度(MFI)和吞噬阳性细胞百分比(吞噬%)表示;蛋白印迹法检测AM Arp2、F-肌动蛋白的含量;激光共聚焦显微镜检测AM Arp2、F-肌动蛋白、吞噬的FITC-E.coli的平均光密度及Arp2和F-肌动蛋白的共定位;扫描电镜观察AM吞噬FITC-E.coli后的超微形态。
结果慢阻肺对照组MFI和吞噬%[4 656±251,(31.9±1.7)%]低于健康对照组[8 657±247、(65.7±1.9)%,均P<0.01];健康PM2.5组[7 653±228,(47.9±1.6)%]和慢阻肺PM2.5组[3 660±237、(19.2±1.2)%]均分别低于各自对照组(均P<0.01),且慢阻肺组降低更明显。慢阻肺对照组AM Arp2和F-肌动蛋白含量[(0.51±0.02)、(0.46±0.03)]低于健康对照组[(0.81±0.04)、(0.71±0.04),均P<0.01];健康PM2.5组[(0.64±0.03)、(0.56±0.04)]和慢阻肺PM2.5组[(0.29±0.02、0.26±0.02)]均分别低于各自对照组(均P<0.01),且慢阻肺组降低更明显。慢阻肺对照组Arp2、F-肌动蛋白及吞噬的FITC-E.coli平均光密度值分别为33.0±2.3、62.0±0.7和41.0±0.4,均低于健康对照组(141.0±4.2、145.0±2.9、189.0±2.6,均P<0.01);健康PM2.5组(127.0±2.8、124.0±0.7、154.0±0.9)和慢阻肺PM2.5组(24.0±2.4、37.0±0.4、29.0±0.8)均分别低于各自对照组(均P<0.01),且慢阻肺组降低更明显。AM Arp2和F-肌动蛋白共定位:慢阻肺组孟德斯共定位系数(MOC)为0.38±0.03,低于健康对照组(0.88±0.03,P<0.01);健康PM2.5组(0.58±0.03)和慢阻肺PM2.5组(0.14±0.02)均分别低于各自对照组(均P<0.01),且慢阻肺组降低更明显。健康对照组AM吞噬FITC-E.coli后变形明显,细胞膜表面微皱褶多而高,微皱褶的游离缘有长而密集的丝状伪足伸出;慢阻肺组AM形态变化不明显,细胞膜表面的微皱褶稀少,丝状伪足伸出不良甚至缺失;健康PM2.5组AM形态变化轻微,多为不规则的圆形或椭圆形,细胞膜表面的微皱褶少而扁平,丝状伪足伸出短而少;慢阻肺PM2.5组AM形态僵硬,细胞膜表面的微皱褶极少而扁平,无明显丝状伪足伸出或突起。基础状态及PM2.5干预后,AM Arp2、F-肌动蛋白的含量及Arp2和F-肌动蛋白的MOC值均与MFI呈正相关。
结论慢阻肺小鼠AM吞噬功能低下,与Arp2/3复合体、F-肌动蛋白共同参与的细胞骨架异常重排有关;推测PM2.5可能通过抑制Arp2/3复合体、F-肌动蛋白共同参与的细胞骨架重排作用加剧慢阻肺小鼠AM吞噬功能下降。