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The expression of TLR4 in rat acute lung injury induced by lipopolysaccharide and the influence of Eucalyptus globulus oil

LPS致大鼠急性肺损伤TLR4的表达及蓝桉油的影响



全 文 :Efectsofslenderstyleacanthopanaxrootbarkoncyclooxygenase
QIUJianbo1,LONGQicai2,YAOMeicun3
(1.GuangZhouQiaoGuangPharmaceuticalCo.Ltd.,Guangzhou510140,China;
2.InstituteofClinicalPharmacology,SchoolofPharmaceuticalSciences,SunYatsenUniversity,Guangzhou510089,China;
3.LabofPharmaceutical&QualityAsesment,SchoolofPharmaceuticalSciences,SunYatsenUniversity,Guangzhou510089,China)
[Abstract] Objective:Toexploretheefectsofslenderstyleacanthopanaxrootbarkoncyclooxygenaseinvivoandinvitro.Method:
Contentsof6ketoPGF1αinbovineaortaendothelialcels,PGE2inmouseabdominalmacrophages,and6ketoPGF1αinratstomachtissuewere
determined.Theulcerindexinratgastricmucosawasmeasured.Result:COX1andCOX2wereinhibitedbyslenderstyleacanthopanaxroot
bark,andtheinhibitiverateofCOX2washigherthanthatofCOX1atthesameconcentration.Necroticinjuriesinhealthgastricmucosa
werenotproduced,buttheinjuriespreviouslyinducedbytheethanolworsened.Conclusion:Oneoftheantirheumaticmechanismsofslender
styleacanthopanaxrootbarkmightprobablybemediatingthroughinhibitionofcyclooxygenase.
[Keywords] slenderstyleacanthopanaxrootbark;cyclooxygenase1;cyclooxygenase2;gastricmucosalinjuries
[责任编辑 方文贤]
[收稿日期] 20050508
[基金项目] 浙江省中医药管理局重点科研项目(kf0007)
[通讯作者] 唐法娣,Tel:(0571)87217156,Email:fadit@zju.
edu.cn
LPS致大鼠急性肺损伤 TLR4的表达及蓝桉油的影响
赵 玮,王 砚,唐法娣,徐小青,姚红伊,朱有法,卞如濂
(浙江大学 医学院 国家食品药品监督管理局浙江呼吸药物研究实验室,浙江 杭州 310031)
[摘要] 目的:观察正常大鼠气道TLR4的分布,LPS对大鼠气道 TLR4分布以及蓝桉油对 TLR4表达的影响。方
法:气管内注入LPS复制大鼠急性肺损伤模型,观察72h后的病理变化、支气管肺泡灌洗液中细胞总数的变化、免
疫组织化学特点以及蓝桉油的影响。结果:免疫组化结果显示TLR4在正常组大鼠气道内有广泛分布。急性肺损伤
组大鼠支气管肺泡灌洗液细胞总数明显增高,病理结果显示支气管、肺内炎症程度均明显高于正常组,免疫组化结
果显示主支气管和肺内细支气管上皮细胞内TLR4表达明显增强。蓝桉油300mg·kg-1组支气管肺泡灌洗液中白细
胞总数明显低于急性肺损伤组,病理结果显示气管和主支气管的炎症程度明显减轻,免疫组化提示肺内细支气管
上皮细胞内TLR4的表达量减少。结论:TLR4在大鼠气道内广泛分布,LPS刺激可使 TLR4的表达增强,蓝桉油可降低
由LPS引起的肺内细支气管上皮细胞内TLR4表达的增高。
[关键词] 脂多糖;TLR4;蓝桉油;急性肺损伤
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)04031904
脂多糖(LPS)是革兰阴性菌细胞壁的主要成分,
是引起感染性疾病的主要因素。近年来的研究发现
TLR4是识别 LPS的主要受体[1,2]。LPS与 LBP结合
后再通过 CD14结合于 TLR4的细胞外部分,将信号
转导到细胞内。再通过TLR4细胞内的TH区激活下
游的相关分子如 IRAK,TRAF6等,从而激活NFκB调
节炎症介质的合成。
蓝桉油是蓝桉的纯天然提取物,其主要成分是
1,8桉油素,α蒎稀等。目前已知蓝桉油对脂多糖
引起的大鼠慢性支气管炎具有一定的抗炎作用,并
能抑制其气道黏蛋白高分泌现象[3]。
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中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol31,Issue 4
February,2006
本实验通过气管内注入LPS建立由LPS所致的
急性肺损伤模型,观察正常大鼠气道 TLR4的分布及
LPS刺激对TLR4气道内分布的影响。并通过给予蓝
桉油治疗急性肺损伤来观察蓝桉油对由LPS引起的
急性肺损伤中TLR4气道内分布的影响。
1 材料与方法
11 材料
111 动物 健康雄性SD大鼠,体重(200±20)g,
购于浙江省实验动物中心。
112 试剂及仪器 脂多糖(LPS,Esherichiacoli
O111:B4)购自美国 Sigma公司。多聚赖氨酸溶液,
购自美国Sigma公司。兔来源的 TLR4多克隆抗体,
购自美国 SantaCruz公司。蓝桉精油,批号 020411,
本实验室提供。生物素标记的 IgG免疫组化试剂
盒,北京中杉公司。HPIAS1000图像分析系统,武汉
同济千屏影像工程公司。
12 方法
121 整体动物实验 健康雄性SD大鼠60只,随
机分为正常对照组、急性肺损伤模型组、蓝桉油
300,100,30mg·kg-1组、假阳性组。除正常对照组
外,所有大鼠乙醚麻醉后,以耳镜插入喉口,经静脉
套管气管内注入LPS溶液(2mg·kg-1),连续2d,每
天1次;假阳性组大鼠气管内注入生理盐水。各组
大鼠分别给予相应药物灌胃,每天1次,连续3d。
122 支气管肺泡灌洗 模型建立后72h,股动脉
放血处死大鼠。分离气管及主支气管,在近气管分
叉处结扎左侧主支气管,然后进行气管插管,用生理
盐水(25mL·kg-1)进行支气管肺泡灌洗,灌洗分 2
次进行。回收支气管肺泡灌洗液(BALF),并计数
BALF中白细胞总数。
123 病理学检查 取未灌洗的气管、支气管及
左侧肺组织,以 10%甲醛溶液(用 PBS配制)固定,
常规脱水,石蜡包埋,行 HE染色,光镜观察。肺损
伤病理结果的判断,可根据炎症和上皮脱落程度将
炎症分为4级:“-”未见明显炎症细胞浸润;“+”少
量炎症细胞浸润,气管结构完整;“”见大量炎症细
胞浸润,并可见管壁破坏及(或)上皮脱落;“”界于
“+”和“”之间。
124 免疫组织化学 4μm厚的石蜡切片脱蜡
后,用3%过氧化氢阻断内源性过氧化氢酶,正常羊
血清封闭非特异性位点,然后滴加 TLR4多克隆抗体
(1∶500),4℃过夜,再滴加生物素标记二抗,37℃孵
育1h,最后滴加 DAB显色,显微镜下控制显色时
间。苏木素复染,透明封片。用 HPIAS1000图像分
析系统分析。
13 统计学分析
计量资料以珋x±s表示,采用两组间均数 t检
验;等级资料采用U检验。
2 结果
21 蓝桉油对LPS引起的支气管肺泡灌洗液中细
胞总数变化的影响
模型组支气管肺泡灌洗液(BALF)中白细胞总
数较正常组明显升高(P<005),蓝桉油 300mg·
kg-1组BALF中白细胞总数较模型组有明显下降
(P<005,见表1)。
表1 蓝桉油对LPS引起的BALF中白细胞总数
变化的影响(珋x±s)
组别 剂量/mg·kg-1 n 白细胞总数/×107·L-1
正常组 8 36.1±6.4
模型组 9 51.2±14.91)
蓝桉油组 30 10 51.7±15.9
100 10 51.6±17.7
300 8 36.5±9.92)
假阳性组 10 33.0±6.4
注:与正常组比较1)P<0.05;与模型组比较2)P<005(表 2,3
同)
22 蓝桉油对LPS引起的病理组织学改变
光镜下可见绝大多数肺组织、气管及支气管均
有不同程度的炎症改变。炎症细胞主要为中性粒细
胞、淋巴细胞及嗜酸性粒细胞,分布于气管、支气管
黏膜下,肺内主要分布于细支气管、血管周围和肺泡
隔中。肺损伤程度的病理学检查结果见表2。可看
出模型组炎症程度均明显高于正常对照组(P<
005),蓝桉油300,100mg·kg-1组气管、支气管炎症
程度均较模型组明显减轻(P<005)。
23 蓝桉油对LPS引起的气道TLR4的表达
231 正常大鼠气道 TLR4的表达 光镜下观察和
图像分析均可见正常组气管、主支气管、肺内细支气
管和肺泡上皮细胞内TLR4有较弱的表达,即阳性着
色不明显,或仅有浅黄色染色(表3、图1)。
232 气管内注入 LPS大鼠气道 TLR4的表达 光
镜下观察,模型组肺内细支气管和肺泡上皮细胞内
TLR4的阳性表达呈明显棕黄色。经图像分析,气管、
主支气管及肺内细支气管上皮细胞内 TLR4表达的
吸光度比正常对照组高(表3)。细支气管上皮细胞
内TLR4的表达见图2。
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表2 蓝桉油对LPS引起的病理组织学改变的影响(珋x±s,n=10)
组别
剂量
/mg·kg-1
细支气管炎症程度 主支气管炎症程度 气管炎症程度
- +   U - +   U - +   U
正常组 9 1 7 3 7 3
模型组 4 5 1 3.871) 3 6 1 3.611) 3 6 1 3.611)
蓝桉油 30 8 2 1.84 7 3 1.83 7 3 1.83
100 4 4 2 0.25 8 2 2.242) 8 2 2.242)
300 5 2 3 0.12 10 3.162) 10 3.162)
假阳性组 3 5 2 0.62 7 3 1.83 7 3 1.83
图1 正常组大鼠细支气管TLR4的表达(×400)
Envision二步法
图2 模型组大鼠细支气管TLR4的表达(×400)
Envision二步法
图3 蓝桉油300mg·kg-1组大鼠细支气管
TLR4的表达(×400)
Envision二步法
233 蓝桉油对 LPS引起的气道 TLR4表达增高的
抑制作用 光镜下观察,蓝桉油300mg·kg-1组细支
气管上皮细胞内TLR4表达明显弱于模型组,见图3。
经图像分析,蓝桉油300mg·kg-1组肺内细支气管上
皮细胞内TLR4表达的吸光值与模型组比显著降低
(P<005,见表3)。
3 讨论
急性肺损伤是一种严重的肺部感染性疾病,细
菌感染所致的脓毒血症是引起急性肺损伤的主要原
因[4]。其中革兰阴性菌细胞壁的主要成分脂多糖
(lipopolysaccharide,LPS)是主要的致病因素。LPS通
过与效应细胞膜上的受体相互作用,从而启动细胞
内信号转导系统,引起核转录因子NFκB的活化,启
动基因转录,产生多种前炎因子发挥毒性作用。而
TLR4被认为是介导 LPS信号转导的重要受体[1,2]。
本实验通过在体动物实验、免疫组化证实,TLR4在正
常大鼠的气管、支气管、肺内细支气管以及肺泡上皮
细胞都有表达。SamirMedjane等也曾通过 RTPCR,
证实体外培养的人类肺泡Ⅱ型上皮细胞系 A549和
人类支气管上皮细胞系 BEAS2B,16HBE,NT1均
表达 TLR2和 TLR4[5]。作者通过实验证实在大鼠
LPS气管内滴入后72h,肺组织、气管及支气管均有
不同程度的炎症改变,中性粒细胞、淋巴细胞及嗜酸
性粒细胞等炎症细胞浸润于气管、支气管黏膜下以
及肺内细支气管、血管周围和肺泡隔中。支气管肺
泡灌洗液中,白细胞总数明显升高。免疫组织化学
结果显示,LPS刺激后,气道上皮细胞内TLR4受体的
表达与正常组有显著的差别。支持TLR4是介导LPS
信号转导的重要受体的观点。
表3 蓝桉油对LPS引起的气道TLR4表达增高的影响(珋x±s)
组别
剂量
/mg·kg-1
气管吸光度
(n)
主支气管吸光度
(n)
细支气管吸光度
(n)
正常组 0.099±0.039(10) 0.093±0.050(7) 0.106±0.033(10)
模型组 0.123±0.035(10) 0.150±0.0361)(7) 0.166±0.0301)(10)
蓝桉油组 300 0.139±0.046(10) 0.124±0.024(7) 0.131±0.0222)(10)
注:n示样本数
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蓝桉油是蓝桉的提取物,其主要成分是 1,8桉
油素,α蒎稀等。蓝桉油已被证实可通过抑制 NFκB
核转位变化而使其调节的相关炎症反应基因的转
录、表达下降,从而起到抗炎作用[6]。另有实验证明
蓝桉油对脂多糖引起的大鼠慢性支气管炎具有一定
的抗炎作用,并能抑制其气道黏蛋白高分泌现象[3]。
但蓝桉油对急性肺损伤有无治疗或改善作用目前还
不清楚。本实验通过大鼠气管内注入LPS建立急性
肺损伤模型后,给予蓝桉油(300mg·kg-1)治疗发
现,支气管肺泡灌洗液中白细胞总数较模型组明显
降低。免疫组化结果显示,肺内细气管上皮细胞内
TLR4的表达与模型组相比有显著性差异,提示应用
蓝桉油治疗对急性肺损伤有改善作用。
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TheexpressionofTLR4inratacutelunginjuryinduced
bylipopolysaccharideandtheinfluenceofEucalyptusglobulusoil
ZHAOWei,WANGYan,TANGFadi,XUXiaoqing,YAOHongyi,ZHUYoufa,BIANRulian
(ZhejiangRespiratoryDrugsResearchLaboratoryofStateFoodandDrugsAdministrationofChina,
ColegeofMedicalScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou310031,China)
[Abstract] Objective:Toobservethedistributionoftollikereceptor4(TLR4)inrats’respiratorytract.Tostudytheinfluenceof
LPSandEucalyptusglobulusoilonthedistributionofTLR4.Method:TheSpragueDawleyratswereintratrachealyinstiledwithlipopolysac
charide(LPS,2mg·kg-1perday)fortwodaystoinduceacutelunginjury.Theratsweresacrificedat72hoursafterLPSinstilation.Lung
morphologywasstudied.LeukocytesinBronchoalveolarlavagefluid(BALF)weremeasuredandTLR4weredetectedbyimmunohistochemistry.
Result:TheresultofimmunohistochemistryshowedthatTLR4distributedwidelyincommonrats’respiratorytract.Inthegroupofacutelung
injury,thenumberofleucocyteinBALFwasincreasedapparently,theinflammationinbronchusandbronchioleswasmoreapparentlythanthat
ofthecontrolgroupinmorphology.AndtheexpressionofTLR4wasreinforcedinmainbronchusandbronchioles.InthegroupofE.globules
oil(300mg·kg-1),theleucocytenumberwasdecreasedapparentlyinBALF,theinflammationwaslightenedandtheexpressionofTLR4de
creasedascomparedwiththegroupofmodels.Conclusion:TheexpressionofTLR4distributeswidelyinrats’respiratorytract.Thestimula
tionofLPScanreinforcetheexpressionofTLR4.TheE.globulesoilcanreducetheincreaseofTLR4inducedbyLPSinbronchioles.
[Keywords] lipopolysaccharide;tollikereceptor4;Eucalyptusglobulusoil;acutelunginjury
[责任编辑 方文贤]
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