地塞米松对支气管哮喘大鼠气道重塑及IL-8的影响

李江波 薄建萍 张朝蔷

[摘要] 目的 探讨支气管哮喘大鼠气道重塑与其血清白介素-8（IL-8）表达的关系以及地塞米松的干预作用。 方法 以卵白蛋白（OVA）致敏并吸入激发制备大鼠哮喘模型。采用计算机图像分析系统及免疫组化技术结合，测定对照组（C）、模型组（N）、地塞米松早期干预组（E）、地塞米松晚期干预组（L）大鼠气道形态学参数及血清IL-8含量。 结果 E组、L组、N组大鼠出现气道重塑。其中E组气道重塑程度及IL-8含量较轻、N组较重、L组居中，各组间差异有统计学意义（P ＜ 0.05）。 结论 IL-8与支气管哮喘大鼠气道重塑程度呈正相关；地塞米松可抑制气道重塑，并且可能通过下调IL-8的表达干预气道重塑。

[关键词] 地塞米松；支气管哮喘；气道重塑；IL-8

[中图分类号] R562.2+5[文献标识码] A[文章编号] 1673-9701（2012）12-0015-02

支气管哮喘以慢性气道炎症、气道高反应性、气道阻塞为特点[1]。但是，如哮喘没有给予恰当治疗时会导致永久性的不可逆的气道结构改变进而引起气道重塑[2]。目前，关于气道重塑在哮喘发病中的作用日益受到重视，被认为是引起不可逆性呼吸阻塞和难治性哮喘的病理基础和重要原因之一[3]。IL-8是细胞因子亚家族CXC趋化因子家族中的一个组成成分。IL-8趋化中性粒白细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞向炎症、损伤及感染部位迁移。IL-8诱导细胞形态改变，胞吐存储蛋白，引发呼吸爆发，导致超氧负离子和过氧化氢的释放[4]。有研究推测哮喘的发病中IL-8以某种方式直接作用于气道平滑肌细胞导致气道反应性增高并致气道重塑[4]。本文旨在观察血清IL-8与气道重塑的关系以及地塞米松的干预作用，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

动物：SPF级Wistar雄性大鼠40只（山西医科大学生理动物实验室提供），2～3月龄，体重（170±10）g。鸡卵清白蛋白（ovalbumin，OVA，Grade Ⅱ）（美国Sigma公司）；氢氧化铝[Aluminum hydroxide，Al（OH）3]（天津化学试剂三厂）；IL-8 ELISA试剂盒（美国ZYMED公司分装）。彩云JWC201D型雾化器（鞍山市同信医用仪器厂）；BH-2型光学显微镜（日本Olympus公司）；LY-WN-HP SUPER CCD万能成像装置（成都励扬精密机电有限公司）；BI-2000医学图像分析系统（成都泰盟科技公司）；TGL-16G型台式高速冷冻离心机（上海安亭科学仪器厂）。

1.2 方法

40只大鼠随机分为正常对照组、哮喘模型组、激素早期干预组、激素晚期干预组，每组10只。制备哮喘大鼠模型。模型组和激素早、晚期干预组于实验第1、8天腹腔注射抗原溶液（OVA 100 mg、Al（OH）3干粉100 mg溶于1 mL生理盐水）进行致敏，14 d后用1%的OVA溶液超声雾化持续20 min诱发哮喘，以出现点头运动、腹肌收缩、两便失禁为哮喘发作标志，每天1次，持续8周。而激素早、晚干预组分别在实验第15、30天时于雾化前1 h腹腔注射地塞米松0.5 mg/kg；正常对照组以生理盐水代替OVA腹腔注射及雾化吸入。以上各组动物均于最后一次激发后24 h内处死，右心室取血2 mL，1000 r/min离心15 min，取上清液进行分装，测定IL-8含量。40 g/L多聚甲醛溶液固定右肺中叶组织7 d，行苏木精-伊红染色。

1.3 图像分析

每张切片在光镜下放大100倍找到完整的支气管横断面，采用图像分析系统测量基底膜周径（Pbm）、支气管总面积（At）、管腔面积（Ac）、平滑肌外缘内气管面积（AMe）、平滑肌内缘内气管面积（AMi）。计算公式：支气管壁厚度=（At-Ac）/Pbm；平滑肌厚度=（AMe-AMi）；衡量气道重塑程度[5]。

1.4 检测血清IL-8含量

应用ELISA法测定血清中IL-8的浓度值。

1.5 统计学处理

所有数据用均数±标准差（x±s）表示，多组间均数比较采用单因素方差分析，所有统计分析及数据处理在SPSS 17.0统计学软件上进行。

2 结果

2.1 光镜组织学观察

模型组大鼠气道壁明显增厚，管腔变窄，气道黏膜皱襞增多，上皮细胞脱落，气道平滑肌层明显增厚，黏膜下及管壁大量嗜酸细胞、淋巴细胞浸润。正常对照组肺组织基本无病理变化，激素早期干预组较晚期干预组、模型组病理变化为轻。2.2 各组大鼠血清IL-8浓度

各组大鼠血清中IL-8浓度数据由方差分析F = 26.86，P ＜ 0.01，各组间数据经LSD-t检验，任何两组间血清中IL-8浓度之间的差异存在高度统计学意义（P ＜ 0.01）。

2.3 各组大鼠支气管管壁厚度和平滑肌厚度

各组大鼠支气管壁厚度和平滑肌厚度比较：各组大鼠支气管壁厚度数据由方差分析F = 126.88，P ＜ 0.01，各组间数据经LSD-t检验，任何两组间支气管壁厚度之间的差异有高度统计学意义（P ＜ 0.01）；各组大鼠支气管平滑肌厚度数据方差分析F = 125.47，P ＜ 0.01，各组间数据经LSD-t检验，任何两组间支气管平滑肌厚度之间的差异存在高度统计学意义（P ＜ 0.01）。

2.4 各组大鼠支气管壁厚度及平滑肌厚度与血清中IL-8的关联性分析

经关联性分析可知，血清中IL-8浓度与支气管壁厚度及平滑肌厚度呈线性趋势，Pearson相关系数分别为r = 0.94（t = 17.30，P ＜ 0.01）、r = 0.92（t = 14.90，P ＜ 0.01），表明血清中IL-8浓度与支气管壁厚度及平滑肌厚度间呈线性正相关。

3 讨论

气道重塑包括了许多气道结构组成成分的改变，以纤维增生、肌成纤维细胞增生、胶原沉积、气道平滑肌细胞增生肥大、网状基底膜的增厚为典型特征[6]。而气管平滑肌的增生、肥大和迁移是哮喘患者气道重塑的最基本特征[7]。其结果是产生持续性的气道高反应性和不可逆性气流阻塞，使哮喘慢性化、顽固化直至肺功能下降，致使哮喘患者的生活质量严重下降。有研究显示，IL-8可能通过特定的CXC受体激活气道平滑肌细胞并引起其收缩和迁移，这些作用于平滑肌上的效应会促进气道的过度狭窄和重塑[4]。

本实验中可以看出，与正常对照组相比，模型组的气道壁及平滑肌厚度明显增厚，存在气道重塑，IL-8浓度值也明显增高；而地塞米松早、晚期干预组以上指标均较模型组明显改善；另外，IL-8浓度值随着气道重塑程度的加重呈上升趋势，统计分析示IL-8与哮喘气道重塑严重程度呈线性正相关。证实了IL-8与哮喘气道重塑密切相关。实验结果提示IL-8可能是导致气道重塑的重要原因。

糖皮质激素是目前作为治疗哮喘的一线用药。实验中发现除正常对照组外，其余各组支气管哮喘大鼠均出现不同程度的气道重塑，病理学检测均出现不同程度的炎症浸润，表明气道重塑在哮喘早期即发生，并随病程进展而加重，参与了哮喘的整个慢性炎症过程。应用糖皮质激素进行干预后，其气道重塑及血清中IL-8的水平明显较对照组轻，其中早期应用糖皮质激素干预其上述指标均比晚期干预效果佳。表明糖皮质激素可以有效抑制哮喘气道重塑及IL-8的表达，其可能通过下调IL-8的表达干预气道重塑。另外，早期应用糖皮质激素可能通过抑制哮喘的炎症过程继而影响气道重塑的进一步发展。

综上所述，本实验通过卵清白蛋白刺激大鼠成功建立了哮喘模型，并提示该模型中大鼠气道重塑的存在可能是由于IL-8的过度表达引起。糖皮质激素作为治疗哮喘的药物，早期应用可以部分抑制气道重塑，但不能起预防作用。本课题初步研究IL-8与哮喘气道重塑的关系，但是哮喘气道重塑是一个多介质、多因子参与的复杂的病理生理过程，其具体机制还有待于进一步深入研究。