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目的: 气道重塑在哮喘的发生和发展中起关键作用,其复杂的发生机制是国内外研究的热门。ORMDL3作为新近发现的与儿童哮喘紧密相关的基因,在哮喘气道重塑中的作用机制尚不明确。而ERK1/2信号传导因子、MMP-9表达是否参与ORMDL3调节哮喘气道重塑有待研究。本研究借助哮喘小鼠模型开展研究,旨在探讨ORMDL3基因与哮喘气道重塑的相关性、调节机制,以及BUD对气道重塑的干预机制。 研究目的具体如下: 明确ORMDL3在哮喘早期气道重塑中的作用机制; 验证ORMDL3对哮喘ERK1/2信号转导和MMP-9活化、表达的调控作用; 研究哮嵩小鼠模型BUD对气道重塑的干预机制。 方法: 1 以清洁级别的BALB/C小鼠(6周龄,雌性,28只)为研究对象,将实验动物随机分成3组:哮喘模型组(模型组,10只)、正常对照组(正常组,8只)和BUD干预组(BUD组,10只)。实验准备阶段,适应饲养7d,以减少小鼠应激。BUD组和模型组在实验阶段的第0、7、14d用卵清白蛋白(OVA,100μg)和氢氧化铝(4mg)混悬液进行腹腔给药,使其产生致敏,正常组注射等剂量的PBS缓冲液。在28d后每周用OVA雾化激发三次,30min/次,BUD组小鼠(21d开始)在OVA激发前30min雾化吸入BUD悬浊液,正常组采用等剂量的PBS缓冲液雾化激发(腹腔注射3周,雾化吸入6周,共9周)。 2 9周后,处死小鼠,HE染色观察正常组、模型组、BUD组的气道壁厚度变化情况。 3 Masson染色观察正常组、模型组、BUD组小鼠的气道胶原沉积情况。 4 通过免疫组化,测定正常组、模型组、BUD组小鼠肺组织ORMDL3、MMP-9、P-ERK1/2的表达情况。 5 RT-PCR测定正常组、模型组、BUD组小鼠肺组织ORMDL3、MMP-9mRNA表达量。 6 蛋白免疫印迹法测定正常组、模型组、BUD组小鼠肺组织ORMDL3、MMP-9、ERK1/2、P-ERK1/2的表达情况。 7 统计学分析。 结果: 1 小鼠肺组织气道重塑情况 1.1 HE染色: 支气管气道壁的增厚,模型组明显高于正常组(19.9±0.4μm verus12.1±0.2μm;P<0.01),但是BUD组相对于模型组明显降低(15.1±0.3μm verus19.9±0.4μm;P<0.01)。然而BUD组并没有完全消除气道壁的增厚,经BUD治疗后炎细胞浸润和气道结构的损伤均有所减轻(15.1±0.3μm verus12.1±0.2μm;P<0.05,P=0.011)。 1.2 Masson染色: BUD组与模型组相比,小鼠支气管气道壁增厚、平滑肌细胞增生和胶原沉积程度较模型组均明显减轻。 2 免疫组化测定小鼠肺组织中ORMDL3、p-ERK1/2及MMP-9的表达情况 2.1 免疫组化染色显示ORMDL3主要表达于支气管上皮细胞和炎细胞(淋巴细胞、嗜酸性粒细胞等)细胞核及胞浆内,各组小鼠肺组织的炎细胞和支气管上皮细胞中ORMDL3的表达水平如下: 正常组中ORMDL3阳性表达细胞所占百分比:26.08%±12.18%; 模型组中ORMDL3阳性表达细胞的比例比正常组高且差异显著,具有统计学意义(67.98%±9.85%verus26.08%±12.18%,P<0.05,P=0.026); 2.2 免疫组化染色显示MMP-9主要表达于支气管上皮细胞和炎细胞(淋巴细胞、嗜酸性粒细胞等)细胞核及胞浆内,各组小鼠肺组织的炎细胞和支气管上皮细胞中MMP-9的表达水平如下: 正常组中MMP-9阳性表达细胞所占百分比:20.28%±7.33%; 模型组中MMP-9阳性表达细胞的比例比正常组显著增高,差异具有统计学意义(85.00%±13.57%verus20.28%±7.33%,P<0.01); BUD组与模型组比较,MMP-9表达细胞显著降低(64.07%±9.53%verus85.00%±13.57%,P<0.05,P=0.013),但仍比正常组高,差异极其显著,经分析,具有统计学意义(64.07%±9.53%verus20.28%±7.33%,P<0.01)。 2.3 免疫组化染色显示P-ERK1/2主要表达于支气管上皮细胞和炎细胞(淋巴细胞、嗜酸性粒细胞等)细胞核及胞浆内,各组小鼠肺组织的炎细胞和支气管上皮细胞中P-ERK1/2的表达情况如下: 正常组P-ERK1/2的阳性表达细胞所占百分比:31.04%±9.39%; 模型组的P-ERK1/2阳性表达细胞含量显著多于正常组,差异具有统计学意义(66.79%±15.7%verus31.04%±9.39%,P<0.01); BUD组与模型组比较,p-ERK1/2表达细胞显著降低(52.38%±10.42%verus66.79%±15.7%,P<0.05,P=0.015)仍高于正常组,差异有统计学意义(52.38%±10.42%verus31.04%±9.39%,P<0.01)。 2.4 相关性分析: 模型组、BUD组中小鼠肺组织支气管上皮细胞的ORMDL3与p-ERK1/2、MMP-9的表达水平均呈现正相关关系,p-ERK1/2与MMP-9的表达水平也呈现正相关关系。 3 RT-PCR测定小鼠的肺组织中ORMDL3、MMP-9mRNA的表达水平 3.1 RT-PCR检测ORMDL3mRNA的表达: 正常组表达为:0.81±0.51(Ct值); 模型组与正常组比较,模型组ORMDL3表达升高,差异极显著,经分析具有统计学意义(6.82±0.99verus0.81±0.51,P<0.01); BUD组小鼠的ORMDL3表达水平较模型组相比较明显下调,差异极显著,经分析具有统计学意义(4.11±1.05verus6.82±0.99,P<0.01),但仍然显著高于正常组,差异有统计学意义(4.11±1.05verus0.81±0.51,P<0.01)。 3.2 RT-PCR检测MMP-9mRNA的表达: 正常组表达为:1.09±0.49; 模型组与之比较,其MMP-9的含量显著上升,差异显著,经分析具有统计学意义(4.10±0.88verus1.09±0.49,P<0.01); BUD组小鼠的MMP-9表达水平较模型组相比较明显下调,差异极显著,经分析具有统计学意义(2.12±0.89verus4.10±0.88,P<0.01),但仍然高于()组(2.12±0.89verus1.09±0.49,P=0.011,P<0.05 4 蛋白免疫印迹法测定小鼠的肺组织中ORMD()MMP-9蛋白的表达水平 4.1 蛋白免疫印迹法检测ORMDL3的表达: 正常组表达为:1587±294(灰度值); 模型组ORMDL3的表达水平升高(8924±629),较正常组相比较,差异极为显著,经分析具有统计学意义(P<0.01); BUD组ORMDL3的表达水平(3723±406)较模型组明显下调,差异极为显著,经分析具有统计学意义(P<0.01),但仍然明显高于正常组(P<0.01)。 4.2 蛋白免疫印迹法检测MMP-9的表达: 正常组表达为:1137±395; 模型组MMP-9表达显著升高(13049±720,P<0.01); BUD组MMP-9的表达水平(2208±805)较模型组明显下调,差异极为显著,经分析具有统计学意义(P<0.01),但仍然明显地高于正常组(P<0.01)。 4.3 蛋白免疫印迹法检测p-ERK1/2的表达: 正常组表达为:(502±220); 模型组p-ERK1/2的表达(4976±340)较正常组显著升高(P<0.01); BUD组p-ERK1/2的表达水平(3795±336)较模型组明显下调,差异极为显著,经分析具有统计学意义(P<0.01),但仍然明显地高于正常组(P<0.01)。 4.4 蛋白免疫印迹法检测ERK1/2的表达: 正常组(11594±550)、模型组(34583±596)和BUD组(27295±784)之间ERK1/2蛋白表达水平无明显差别,无统计学意义(P□0.05)。 4.5 相关性分析: 4.5.1 小鼠肺组织ORMDL3与p-ERK1/2、MMP-9的蛋白表达水平均呈现正相关关系,p-ERK1/2与MMP-9蛋白的含量表达也显现出正相关关系。 4.5.2 小鼠肺组织ORMDL3、p-ERK1/2及MMP-9蛋白表达水平与气道壁厚度呈现正相关关系。 结论: 1.ORMDL3通过调控ERK1/2/MMP-9信号传导途径促进支气管哮喘的气道重塑。 2.BUD试剂通过下调ORMDL3的表达水平,抑制ERK/MMP-9通路,从而缓解支气管哮喘气道重塑的进程。