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目的:
近年来,肺炎支原体感染与哮喘发病的关系已成为大家竞相研究的热门领域。肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae,MP)引起的肺部炎症是儿童获得性肺炎的常见病,对上下呼吸道均有感染。近年来发病年龄明显提前,发病率也有所增加,且婴幼儿发病也逐渐增多。
有研究表明肺炎支原体感染与哮喘密切相关,但目前肺炎支原体感染与哮喘发生的机制还不十分清楚。肺炎支原体可刺激模型产生大量细胞因子和哮喘类似的呼吸道高反应性。大量临床研究表明白介素17与哮喘的发生有关,IL-17可募集、介导中性粒细胞的局部浸润和组织损伤,并通过中性粒细胞在哮喘的炎症形成及气道重塑中发挥作用。IL-17也可促进杯状细胞增生,黏蛋白表达增加,形成黏液栓参与哮喘的病理生理过程。
本研究采用肺炎支原体感染模型,哮喘模型及肺炎支原体感染哮喘模型为研究对象,动态观察不同时间肺组织形态学变化,及白介素17(interleukin17,IL-17)及其受体的动态表达。旨在探讨肺炎支原体感染与哮喘的关系,目的阐明肺炎支原体感染哮喘小鼠后IL-17及其受体的变化趋势,及MP可能通过IL-17及其受体参与哮喘的发生,为进一步深入研究哮喘的发病机制奠定基础。
材料与方法:
一、动物模型制备
1、肺炎支原体感染组(MP组)及正常对照组(N组)模型制备:10%水合氯醛0.05ml/只腹腔注射麻醉BALB/c小鼠,感染组每只BALB/c小鼠滴鼻接种浓度为108ccu/ml MP菌液0.02ml,将小鼠头后仰30-45°,随小鼠的自然呼吸动作,MP菌液到达下呼吸道。每个时间点随机取8只正常小鼠做对照,对照组给予滴鼻吸入等量的PBS。
2、哮喘组(OVA组)及肺炎支原体感染哮喘组(OM组)模型制备:第一天小鼠腹腔注射20μg卵清蛋白和2mg氢氧化铝致敏,再分别于第8、15、22天于每只小鼠腹腔注射10μg OVA和1mg氢氧化铝,于第23-29天每日应用4%OVA雾化吸入一次,每次25-30分钟至喘息发作。并于最后一次雾化吸入后对OM组小鼠进行鼻腔接种MP菌液,方法同MP组造模。
二、标本采集及处理
每组分别于造模后第3、7、14、21天四个时间点随机选取8只小鼠进行取材。心脏采血处死,室温血液自然凝固10-20分钟,离心20分钟(2000-3000转/分),收集上清,于-80℃冰冻保存。结扎右肺支气管,迅速取下右肺中叶,置于4%多聚甲醛固定,用于HE染色、免疫组化检测。其余部分气管,肺脏组织用1mlPBS反复灌洗,收集全部灌洗液于-80℃冰冻保存。取左肺组织,于EP管中-80℃冰冻保存。
三、实验方法及检测指标
1、HE染色观察肺组织病理学改变。
2、PCR检测MP-DNA。
3、ELISA技术检测IgE,IL-17, IL-17R的含量。
4、免疫组化方法检测肺组织内IL-17表达。
实验结果:
一、肺组织病理变化(光镜下)
1、正常组肺组织
间质无炎症改变,肺泡内无渗出,肺泡间隔无增宽,偶见淋巴细胞和巨噬细胞在支气管和血管周围及肺泡间隔浸润。
2、肺炎支原体感染组肺组织病理变化
感染后3天,肺组织主要表现为肺间质性炎症改变,肺泡间隔增宽,大量淋巴细胞和巨噬细胞浸润在支气管和血管周围及肺泡间隔,肺泡内有渗出;感染7天炎症进一步加重,肺泡间隔明显增宽,更多淋巴细胞和巨噬细胞浸润在支气管和血管周围及肺泡间隔;而感染14天,间质炎症减轻,肺泡间隔稍有增宽,淋巴细胞和巨噬细胞在支气管和血管周围及肺泡间隔浸润减少;感染21天时炎症基本消失,但仍可见到肺泡间隔稍有增宽,少量的淋巴细胞和巨噬细胞在支气管和血管周围及肺泡间隔浸润。
3、哮喘组肺组织病理变化
第3天、7天肺组织炎症明显,支气管粘膜上皮水肿、变性和脱落,毛细血管扩张、充血。支气管及血管周围有大量炎性细胞浸润,肺间质及肺泡腔内可见中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞浸润;第14天、21天,支气管腔狭窄程度逐渐减轻,粘膜上皮仍有轻度增生,肺泡间实变区较正常肺泡间隔面积增大,可见少量中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞浸润。
4、肺炎支原体感染哮喘组肺组织病理变化
第3天、7天肺组织炎症明显,支气管腔狭窄,粘膜上皮水肿,毛细血管扩张、充血,肺泡间隔面积扩大明显,并有嗜酸性粒细胞,淋巴细胞,单核细胞等浸润;第14天、21天,支气管腔狭窄程度逐渐减轻,粘膜上皮仍有轻度增生,肺泡间隔面积较正常肺泡间隔增大,仍可见中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞浸润。
二、PCR方法检测BALF中MP-DNA
MP组及OM组BALF中MP-DNA阳性,证明MP经呼吸道感染BALB/c小鼠成功。
三、ELISA技术检测IgE,IL-17及IL-17R含量
1、血清中IgE含量
哮喘组及肺炎支原体感染哮喘组小鼠血清中IgE含量较正常组明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。
2、肺泡灌洗液中IL-17含量
MP组各时间点小鼠BALF中IL-17含量比正常对照组高,差异有统计学意义(P<0.05)。MP组IL-17含量在第7天达到高峰,其后IL-17含量逐渐下降。OM组各时间点小鼠BALF中IL-17含量比OVA组高,差异有统计学意义(P<0.05)。OM组IL-17含量在第7天达到高峰,其后IL-17含量逐渐下降。
3、肺组织均浆中IL-17受体含量
MP组小鼠各时间点肺组织均浆中IL-17R含量比正常对照组高,差异有统计学意义(P<0.05),IL-17R含量在第7天达到高峰,其后IL-17R含量逐渐下降。OM组小鼠各时间点肺组织均浆中IL-17R含量比OVA组高,差异有统计学意义(P<0.05),IL-17R含量在第7天达到高峰,其后IL-17R含量逐渐下降。
四、免疫组织化学检测肺组织中IL-17表达
MP组小鼠各时间点肺组织中IL-17表达强度高于正常对照组(P<0.05),MP组第7天IL-17表达最强。OM组小鼠各时间点肺组织中IL-17表达强度高于OVA组(P<0.05),OM组第7天IL-17表达最强。
结论:
1、BALB/c小鼠对肺炎支原体易感,肺炎支原体感染可加重哮喘炎症反应。在MP感染后小鼠肺组织中IL-17及其受体的表达随时间的延长呈先增高后降低的趋势,在感染后第7天达到峰值。
2、IL-17主要表达于小鼠气道上皮细胞胞浆中,肺炎支原体感染可能通过增加IL-17及其受体的表达参与哮喘的发病。