糖皮质激素影响下哮喘大鼠VEGF和IL-4、IFN-γ的表达及相关性分析

路武杰 曹笑丽

1河南大学第一附属医院 呼吸与危重症医学科,河南 开封 475001;2 河南大学第一附属医院 消毒供应中心,河南 开封475001

支气管哮喘(简称哮喘)是严重影响人们健康的常见病、多发病,是由多种细胞(包括气道炎症细胞和结构细胞)及细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病[1]。哮喘的发病机制不完全清楚,其中Th1/Th2细胞平衡学说和气道慢性炎症学说是当前研究的热点。目前研究认为,Th1/Th2免疫应答失衡、Th2优势应答是其发生和发展的关键机制。生理条件下,Th1和Th2细胞处于动态平衡,若平衡被打破时,常会诱发哮喘[2]。通过提高Th1细胞水平、抑制Th2细胞水平以恢复Th1/Th2平衡,应该是治疗哮喘的有效手段。研究显示,通过调节Th1/Th2细胞因子失衡亦可减轻哮喘炎症反应[2-5]。近年来发现,许多哮喘患者的气道中除存在慢性炎症以外,还存在不同程度的气道壁结构改变。目前,血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)在肿瘤血管生成中的作用已得到证实,在哮喘气道重塑、血管形成中亦有报道。本课题旨在通过研究糖皮质激素对哮喘大鼠模型支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)VEGF、Th1类细胞因子IFN-γ和Th2类细胞因子IL-4表达的影响及相关性分析,以期为探讨哮喘的发病机制提供新的思路,为哮喘的临床治疗提供依据。

1 对象与方法

1.1 动物分组及哮喘模型的建立

选取日龄28～42 d清洁级雄性SD大鼠30只,体质量120～180 g。随机均分为正常对照组(A组)、哮喘组(B组)、地塞米松干预组(DXM 组),参照文献[6]制备。

1.2 标本的采集

各组均经末次激发24 h后腹腔注射麻醉,右肺行支气管肺泡灌洗,回收BALF注入冷冻管,4 ℃3 000 r/min离心10 min,分装上清液,放置于-70℃冰箱保存待测。

1.3 细胞因子检测

按试剂盒说明,酶联免疫吸附法(ELISA) 检测VEGF、IL-4及IFN-γ水平。

1.4 统计学方法

采用SPSS 21.0软件进行统计分析。数据均为计量资料,以表示。三组间BALF中VEGF、IL-4、IFN-γ水平的比较均采用单因素方差分析,三组样本均数两两比较采用LSD-t检验,相关性分析采用Pearson相关分析,以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠激发阶段的症状

B组大鼠表现为呼吸急促、加深、加快,烦躁不安,腹肌抽搐等症状,重者呼吸减慢或节律不齐,动作迟缓,反应迟钝;DXM 组大鼠上述表现不明显;A组未见上述症状。

2.2 大鼠BALF中VEGF、IL-4、IFN-γ水平的比较

三组间大鼠BALF中VEGF、IL-4、IFN-γ水平差异均具有统计学意义(F分别为284.433、484.859和581.109,P＜0.001)。B 组与A 组比较,VEGF水平升高、IL-4水平升高、IFN-γ水平降低,差异均具有统计学意义(P＜0.001)。DXM 组与B组比较,VEGF水平降低、IL-4水平降低、IFNγ水平升高,差异均具有统计学意义(P＜0.001) 。DXM 组与A组比较,VEGF水平升高、IL-4水平升高、IFN-γ水平降低,差异均具有统计学意义(P＜0.001)。结果见表1。

表1 三组大鼠BALF中VEGF、IL-4、IFN-γ水平的比较

2.3 三组大鼠BALF中VEGF和IL-4、IFN-γ水平的相关性

三组大鼠BALF中VEGF水平与IL-4水平呈正相关(r分别为0.865、0.867和0.918,P＜0.05,见图1),与IFN-γ 水平呈负相关(r分别为-0.918、-0.900和-0.955,P＜0.001,见图2)。即VEGF水平升高,IL-4水平随之升高,IFN-γ水平随之降低。

图1 BALF中VEGF(X)、IL-4(Y)水平的相关性

图2 BALF中VEGF(X)、IFN-γ(Y)水平的相关性

3 讨论

哮喘是一个全球健康问题,为异质性疾病,遗传与病理相互作用,机制复杂,同时也是一种常见的慢性炎症性疾病,以气道重塑、黏液分泌过多、气道阻塞、炎症细胞浸润为特征,可导致慢性气道炎症、可变气流阻塞和呼吸道症状,发病率和死亡率都很高[7-8]。本研究中,三组大鼠激发阶段的症状比较提示糖皮质激素对哮喘具有控制作用,就其机制而言:正常机体中Th1细胞和Th2细胞数量和功能等处于动态平衡,而Th1细胞和Th2细胞通常通过所分泌的细胞因子发挥作用,Th1/Th2细胞因子平衡是机体维持正常免疫功能的基础[9-10],Th1和Th2细胞通过所分泌的细胞因子相互调节和相互制约。免疫学上一般以IFN-γ和IL-4分别作为Th1和Th2细胞的特征性细胞因子,通过检测这两种细胞因子可以了解Th1和Th2数量和功能状态等。

IFN-γ为Th1类细胞因子,介导细胞免疫应答,为保护性免疫反应;IL-4为Th2类细胞因子,是哮喘患者呼吸道炎症改变的重要介质,可通过B细胞促进IgM 转换为IgE,负责驱动Th2细胞的诱导、分化和产生下游的细胞因子,也可通过上调纤维连接蛋白和胶原蛋白参与气道重塑,募集气道嗜酸性粒细胞等。该研究提示:哮喘存在Th1/Th2的失衡,糖皮质激素可通过上调Th1细胞表达的IFNγ、下调Th2细胞表达的IL-4,维持Th1/Th2平衡,与文献[11-13]研究结果相一致。另有研究[14]表明,吸入型糖皮质激素可有效降低IL-4等炎症因子水平,上调IFN-γ水平,改善肺功能。

目前的研究多从细胞学、Th1/Th2失衡、肺功能、病理学等方面探讨哮喘发病,且对VEGF的探讨不够深入。VEGF是一种在哮喘炎症过程中起着多种作用的细胞因子,就血管而言,VEGF是最强的血管生长调节剂,它可引起支气管微血管的变化,进而有助于哮喘患者气道重塑。VEGF的高表达还可促进气道平滑肌细胞增殖,增强Th2的过敏、致敏作用及炎症反应,介导释放细胞因子[15]。VEGF曾被报道为哮喘加重的生物标志物[16]。此外,有报道称哮喘患者血清VEGF浓度高于健康人,其研究结果提示:①哮喘组大鼠BALF中VEGF水平高于对照组,DXM 组VEGF水平低于哮喘组,提示糖皮质激素可下调VEGF的表达,进一步抑制细胞增殖和血管新生,与文献[17]相一致;②大鼠BALF 中VEGF水平与IL-4水平呈正相关,与IFN-γ水平呈负相关,与文献[18-19]相符。

综上所述,糖皮质激素可通过上调Th1细胞表达的IFN-γ、下调Th2细胞表达的IL-4,维持Th1/Th2细胞因子平衡,即可通过调节Th1/Th2细胞因子失衡控制哮喘;BALF中VEGF水平与IL-4水平呈正相关,与IFN-γ水平呈负相关,通过细胞因子水平的变化相互调节和相互制约,对于哮喘的发生发展具有重要意义;从临床角度看,监测VEGF和IL-4、IFN-γ等细胞因子水平的变化及分析其相关性对哮喘的诊治具有指导意义。