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编号:10271474
支气管哮喘发病中β2AR mRNA水平变化的初步探讨△
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第6期
     作者:高海鹏 薛全福 林友华 王立荣 赵琪平 陈育智

    单位:

    高海鹏 林友华 北京中日友好医院呼吸科(北京 100029);薛全福 王立荣 赵琪平 中国医学科学院病理生理研究室;陈育智 北京首都儿科研究所

    关键词:哮喘;受体;肾上腺素能;β;RNA;信使

    支气管哮喘发病中β2AR mRNA水平 变化的初步探讨 摘 要 目的:初步探讨β2AR mRNA在支气管哮喘发病中的变化。方法:用RT-PCR及原位杂交方法测定哮喘时人外周淋巴细胞及大鼠肺组织β2AR mRNA水平。结果:缓解期哮喘患者β2AR mRNA水平与正常人无显著差异。发作期哮喘大鼠肺组织β2AR mRNA水平显著降低,且肺内不同组织细胞β2AR mRNA水平的下降程度并不一致。结论:提示哮喘时β2AR mRNA的变化可能是β2AR变化的分子基础,这对哮喘治疗具有重要的实际意义。
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    Study on the changes of β2AR mRNA in bronchial asthma

    GAO Hai-Peng, XUE Quan-Fu, LIN You-Hua, WANG Li-Rong,ZHAO Qi-Ping, CHEN Yu-Zhi

    China-Japan Friendship Hospital, Beijing (100029), Peking Union Medical College, Beijing

    Abstract AIM:To preliminaryly inquire into the changes of β2AR mRNA levels in bronchial asthma.METHODS: To measure the β2AR mRNA levels in asthmatic peripheral lymphocytes and the lungs of challenged rats by using RT-PCR and in situ hybridization.RESULTS:(1) Expression of β2AR mRNA in peripheral lymphocytes of asthmatics at remission stage was no significant differences compared with that in normal volunteers; (2) Expression of β2AR mRNA in the lungs of challenged rats decreased markedly, but β2AR mRNA levels among various tissues inside lung decreased to different extent after allergen challenge.CONCLUSION: Changes of β2AR mRNA might underlie the changes of β2AR in the lungs of asthmatics and challenged rats, and it also furnished theoretical basis for the useage of β2AR agonists clinically.
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    MeSH Asthma; Receptors, adrenergic, beta; RNA, messenger

    支气管哮喘(以下简称哮喘)的发病机制很复杂,迄今尚未完全阐明。1968年,Szentivanyi[1]提出哮喘发病的β肾上腺素能受体(β-adrenoceptor, βAR)阻滞学说。此后,人们对βAR在哮喘发病中的作用进行了广泛研究,但结果相互矛盾。我们曾报道缓解期哮喘患者βAR密度明显高于正常人,并推测这种变化可能与哮喘患者所处状态有关,只是哮喘病程中伴随出现的一种病理变化[2]。后来我们对不同期哮喘患者βAR及血浆cAMP\,cGMP水平变化进行的观察证实了我们的设想(另文发表)。为了进一步探讨哮喘时βΑR变化的分子机制,我们分别检测哮喘患者外周淋巴细胞及大鼠肺组织的β2AR mRNA。

    材料与方法

, http://www.100md.com     一、材料:

    1.实验对象:人体实验部分:健康对照组19例,男9例,女10例,年龄21~57岁。无心肺及其它器官器质性疾病,无过敏性疾病史及家族史。1月内无上呼吸道感染;缓解期哮喘患者15例,男7例,女8例,年龄20~61岁。受试者采血前24 h停用支气管扩张剂,48 h停用β2AR激动剂,1月内未用任何皮质激素类药。动物实验部分:200 g左右雄性Wistar大鼠。按苗会等的方法(另文发表)复制哮喘大鼠模型,先在大鼠皮下注射卵蛋白及氢氧化铝混合液,同时腹腔注射灭活百日咳菌苗,2周后经气道滴入1.7%的卵蛋白激发,处死取其肺组织用于β2AR mRNA测定。

    2.主要设备与试剂:XHF-1高速分散器(上海兴华电子仪器厂),Slee恒冷切片机(England),Beckman RC-SC型高速冷冻离心机(USA),3K30型低温高速离心机(Sigma),PCR循环仪(中国科学院遗传所),Beckman LS-9800液闪计数仪(USA)。AMV-RT(Promega), Taq DNA聚合酶(中国科学院遗传所),[α-32]?P-dC TP(Amersham), Dig DNA Labeling and Detection Kit (Boehringer mannheim)。
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    二、方法:

    1.人外周淋巴细胞β2AR mRNA测定:常规方法分离外周单个核细胞,并按chomczynski等[2]的方法提取总RNA并进行电泳鉴定。根据Kobilka等[4]报道人β2AR基因序列设计合成一对寡核苷酸引物。下游引物序列为5′-CATAGGCTTGGTTCGTGAA-3′,上游引物序列为5′-ATTGAGACCCTGTGCGTGA-3′,经计算机检索证明有很好的特异性,用于RT-PCR反应,并通过其产物的放射性测定来反映β2AR mRNA的相对含量。2.大鼠肺组织匀浆β2AR mRNA测定:根据Buckland等[5]报道的大鼠β2AR基因序列设计合成一对寡核苷酸引物,下游引物序列为5′-CATAGGCCTGGTTCGTGAA-3′,上游引物序列为5′-ATCGAG ACCCTGTGCGTGA-3′,亦经计算机检索证实有很高的特异性,用于RT-PCR反应,其余与人体实验相似。3.大鼠肺组织β2AR mRNA原位检测:按照RNA检测要求制备大鼠肺组织冰冻切片,置-70℃存放。通过含β2AR cDRNA质粒细菌培养,感受态细胞制备与转化,质粒限制性内切酶酶切分析及大量制备、纯化与cDNA目的片段回收制备β2AR cDRNA探针,并用酶反应法进行标记及检测,用于原位杂交。最后通过计算机图像处理系统测定肺组织杂交信号的辉度值,反应β2AR mRNA的水平。
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    三、统计处理:

    数据以(1.gif (164 bytes))表示,差异显著性用t检验检测。

    结果

    (一)正常人与缓解期哮喘患者外周淋巴细胞β2AR mRNA测定结果见表1。

    表1 正常人与缓解期哮喘患者外周淋巴细胞

    β2AR mRNA水平比较

    Tab 1 Comparison of β2AR mRNA levels in peripheral lymphocytes
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    between normal subjects and asthmatics in remission stage (1.gif (164 bytes))

    Group

    β2AR mRNA(counts.min-1)

    NS(n=19)

    23 583±1 686

    AM(n=15)

    26 387±2 176*
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    *P>0.05,vs NS group; NS: normal subjects; AM: asthmatics in remission stage

    (二)正常与哮喘大鼠肺组织匀浆β2AR mRNA测定结果见表2。

    表2 正常与哮喘大鼠肺组织匀浆β2AR

    mRNA水平测定结果比较

    Tab 2 Comparison of β2AR mRNA levels in the

    lungs between normal and challenged rats (1.gif (164 bytes))
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    Group

    β2AR mRNA(counts.min-1)

    NG(n=10)

    4 134±168

    CG(n=21)

    2 269±212*

    *P<0.001, vs NG ; NG:normal group; CG: challenged group

    (三)正常与哮喘大鼠肺内不同组织β2AR mRNA分布见表3。(表中数值均为肺组织杂交信号的辉度值)。
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    表3 正常与哮喘大鼠肺内不同组织β2AR mRNA分布

    Tab 3 Comparison of change of β2AR mRNA in various tissues inside the lungs between normal and challened rats (1.gif (164 bytes))

    Group

    ASM

    AE

    BV

    AW
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    NG(n=12)

    146.50±6.79

    120.92±7.50

    111.75±7.69

    182.75±6.34

    CG(n=11)

    157.18±12.85*

    163.91±11.20**

    157.09±6.59**

    193.91±9.58**
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    *P<0.05,**P<0.01, vs NG; NG:normal group; CG:challenged group; ASM:airway smooth muscle; AE: airway epithelium; BV: blood vessels; AW:alveolar wall

    讨论

    近年来关于哮喘时β2AR变化基因调控机制的研究倍受重视。由于取材困难,故通过测定外周淋巴细胞β2AR mRNA来反应气道相应变化。我们测定了正常人及缓解期哮喘患者外周淋巴细胞β2AR mRNA水平。结果显示两组之间无显著差别,与Bai等[6]报道的结果一致。对此,我们认为有以下几种可能性:(1)缓解期哮喘患者具有正常的β2AR mRNA表达水平;(2)缓解期哮喘患者β2AR mRNA水平虽然与正常人未有显著性差异,但可见有升高趋势,这也可能是我们以前测定的缓解期哮喘患者外周淋巴细胞β2AR密度增高的分子机制之一;(3)外周淋巴细胞β2AR仅是肺内β2AR变化的模型,两者β2AR基因表达的调控由于受到不同因素的影响而并不完全一致。因而淋巴细胞β2AR mRNA水平的变化能否完全反映肺内β2AR mRNA的变化仍有待进一步验证。
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    为直接观察肺β2AR mRNA水平的变化对哮喘发病的影响,我们直接测定哮喘大鼠及正常大鼠肺组织匀浆β2AR mRNA水平。结果显示,发作期哮喘大鼠肺组织β2AR mRNA水平显著低于正常大鼠(P<0.001)。这与多数作者实验结果显示的抗原刺激后肺β2AR 密度降低相吻合。提示β2AR mRNA水平的变化,可能是β2AR变化的分子基础。这一结果对哮喘治疗具有重要启示。哮喘发作期β2AR mRNA水平下降必然导致β2AR数量减少。如果此时单独长期应用β2AR激动剂,则必然使β2AR mRNA进一步下降,β2AR 数量也将进一步减少。这样反过来又将导致对β2AR激动剂的过量使用及依赖,从而形成恶性循环。糖皮质激素可以通过增加β2AR mRNA水平而使β2AR表达增加[7],因而可以迅速恢复哮喘发作导致的β2AR mRNA下降及重新恢复β2AR激动剂的反应性。
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    尽管哮喘时β2AR mRNA水平可能出现变化,然而,肺内β2AR的变化在不同的细胞类型并不完全一致。β2AR mRNA与β2AR分布存在明显相关。我们对哮喘大鼠肺组织β2AR mRNA进行了原位检测。结果显示,正常大鼠肺组织内以血管,气道上皮β2AR mRNA分布最多,大气道平滑肌及肺泡上皮β2AR mRNA水平相对较低,这与Hamid等[8]的结果相似。然而,原位检测显示,哮喘大鼠肺内不同组织细胞β2AR mRNA的下降程度并不一致。气道平滑肌,气道上皮,血管及肺泡壁β2AR mRNA水平的相对辉度值较正常对照组虽然都有显著升高,即β2AR mRNA都有显著降低(辉度越高,β2AR mRNA水平越低,反之亦然),但肺血管及气道上皮β2AR mRNA降低程度较之气道平滑肌更为明显。哮喘大鼠肺内各组织细胞间β2AR mRNA变化的差异具有重要的实际意义。气道平滑肌具有相对较高的β2AR mRNA,在受到抗原刺激后其β2AR mRNA的降低又不如血管及其它组织明显,这就有可能使气道平滑肌β2AR表达维持在一个相对稳定的水平,这也从分子水平解释了气道平滑肌对β2AR激动剂较之其它组织不易产生耐受,且出现耐受的时间更慢的原因。同时,我们似乎也可以作出如下合理的推测,即β2AR激动剂在肺内尽管具有广泛的调节作用,然而,其主要功能仍然是通过松驰气道平滑肌达到扩张支气管的效应,因为β2AR激动剂对其它组织细胞的作用可能会因迅速产生耐受而明显减弱。
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    △ 获中国病理生理学会缺氧和呼吸分会青年优秀论文一等奖

    参考文献

    1 Szentivanyi A. The beta-adrenergic theory of the atopic abnormality in bronchial asthma. J Allergy, 1968, 42:203.

    2 高海鹏,林友华,薛全福,等.支气管哮喘患者外周淋巴细胞β肾上腺素能受体,通气功能及气道反应性之间的相关.中日友好医院学报,1993, 7:100.

    3 Chomczynski P, Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium chioyanate-phenol-chloroform extraction. Ann Biochem, 1989, 162:156.
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    4 Kobilka BK. Delineation of the intron-less nature of the genes for the human and hamster β-adrenergic receptor and their putative promoter regions. J Biol Chem, 1987, 262:7321.

    5 Buckland PR, Hill PM. Primary structure of the rat beta2-adrenergic receptor gene. Nucleic Acids Res, 1990, 18:682.

    6 Bai TR, Zhou D, Aubert JD. Expression of β2-adrenergic receptor mRNA in peripheral lung in asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Am Respir Cell Mol Biol, 1993, 8:325.
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    7 Barnes PJ. Molecular biology of receptors. Q J Med, 1992, 301:339.

    8 Hamid QA, Mak JCW, Sheppard MN. Localization of betaz adrenoceptor messenger RNA in human and rat lung using in situ hybridization: correlation with receptor autoradiography. Eur J Pharmacol, 1991, 206:133.

    (1997年10月22日收稿,1998年3月2日修回), http://www.100md.com