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编号:10273015
急性肺损伤大鼠多核白细胞与肺组织β受体变化的相关性研究
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第5期
     作者:徐兴祥 孙耕耘 钱桂生 董解菊

    单位:徐兴祥 孙耕耘 钱桂生 (第三军医大学新桥医院呼吸内科,重庆 400037);董解菊(检验科)

    关键词:内毒素类;肺;创伤和损伤;受体,肾上腺素能,β;中性白细胞;大鼠

    中国病理生理杂志000514

    [摘 要] 目的:观察急性肺损伤(ALI)大鼠循环血多核白细胞(PMN)和肺组织β肾上腺素能受体(β-AR)的变化,并探讨二者β-AR变化的相关性。方法:静注内毒素复制大鼠ALI模型,循环血PMN及肺组织β-AR用放射性配基结合分析法测定。结果:静注内毒素后1、4、6 h,大鼠循环血PMN及肺组织β-AR的最大结合容量(Bmax)均明显低于对照组(P<0.01);静注内毒素后4 h, 6 h较1 h及6 h较4 h PMN β-AR的Bmax均显著降低(P<0.05),肺组织β-AR Bmax各内毒素组间差异不明显(P>0.05);循环血PMN和肺组织β-AR变化在程度上无相关性(P>0.05)。结论:ALI时循环血PMN及肺组织β-AR数目均明显减少,其在ALI发生发展中可能起一定的作用,但ALI时外周血PMN β-AR不能作为观察肺组织β-AR变化的相关指标。
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    [中图分类号] R563 [文献标识码] A

    [文章编号]1000-4718(2000)05-0432-04

    Relativity of beta adrenoceptor changes between polymorphonuclear leukocytes and lung tissue in acute lung injury rats

    XU Xing-xiang, SUN Geng-yun, QIAN Gui-sheng, DONG Jie-ju

    (Department of Respiratory Disease, XinQiao Hospital, Chongqing 400037, China)

    [Abstract] AIM : To observe changes of beta-adrenoceptor (β-AR) and its relativity to polymorphonulear leukocytes (PMN) and acute lung injury (ALI) in rats. METHODS:ALI modle in rat was established by intravonous injection of E. Coli endotoxin (ET). β-AR was measured by radioligand binding assay with [3H]-dihydroalprenlol.RESULTS:(1)Maxmal capacity of β-AR (Bmax) in both lung tissue and PMN decreased significantly at the lst, 4th and 6th hours after injection of ET. (2)No relativity was found between β-AR Bmax changes of lung tissue and β-AR Bmax changes of PMN. CONCLUSIONS:(1) Decrease of density of β-AR in lung tissue and PMN may played a role in the development of ALI. (2) The β-AR of PMN in circular blood can not be used as a relative index of β-AR changes of lung tissue in rats with ALI.
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    [MeSH] Endotoxins; Lung; Wounds and injuries; Receptors, adrenergic, beta; Neutrophils; Rats

    β肾上腺素能受体(beta adrenergic receptor, β-AR)作为细胞表面主要结合肾上腺素及异丙肾上腺素的受体,是信号转导系统的重要组成部分,它不仅在肺组织中介导许多重要的生理功能,而且参与细胞自身及整个机体的机能及代谢的调控。受体数目或功能的异常变化必将影响细胞自身及组织器官的功能,严重时就可引发或加重某些疾病过程[1]。作者既往研究证实[2],内毒素(endotoxin,ET)性急性肺损伤(acute lung injury, ALI)时肺组织β-AR数目减少,功能下调。但临床上由于取材的限制,上述变化几乎无法检测,为了便于临床观察ALI时肺组织β-AR的变化,寻找其变化易于监测的相关指标便显得十分必要。本研究旨在通过静脉注射内毒素复制大鼠ALI模型,检测外周血多形核白细胞(polymorphonuclear leucocyte,PMN)和肺组织β-AR变化及其相关性。
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    材 料 和 方 法

    一、模型复制及实验分组

    (一)模型复制 将大鼠装入自制的鼠笼内先用75%酒精洗鼠尾,再涂适量二甲苯,待尾静脉充盈可辨,即从尾静脉注入ET 5mg/kg,然后将鼠放入鼠笼内自由活动。

    (二)实验分组 51只健康成年雄性Wistar大鼠随机分为4组:(1)ET 1 h组(12只);(2)ET 4 h组(12只);(3)ET 6 h组(12只);(4)正常对照组(15只),于尾静脉注射等量生理盐水替代ET。

    所有动物均于设定的时点经1%戊巴比妥钠40 mg/kg ip麻醉后,行颈动脉插管放血活杀。

    二、肺组织β受体的放射性配基结合分析

    动物活杀后立即开胸取出肺脏,按文献[3]制备肺组织细胞膜,用考马斯亮蓝法测定膜蛋白量,调配蛋白浓度为2 mg/mL。以[3H]-双氢烯丙洛尔([3H]-dihydroalprenolol, [3H]-DHA,比活性444×1010 Bq/mmol/L美国DU PONT公司)为标记配基,非特异结合管加心得舒(美国Sigma公司),依文献[3]行结合试验,绘饱和曲线,据Scatchard作图求受体Bmax和平衡解离常数Kd
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    三、外周血多核白细胞β受体的放射性配基结合分析

    取鼠动脉血4~5 mL肝素抗凝,按文献[4]用percoll密度梯度离心法分离PMN,台盼兰查PMN活力,HE染色查PMN纯度,将PMN悬液调至2×106细胞/mL,立即用于结合实验。β受体测定据Galant法[5]略加改进:反应总体积为180 μL,含PMN悬液50 μL, 加[3H]-DHA 50 μL(终浓度为0.1-10 nmol/L);总结合管加Tris-HCl缓冲液(50 mmol/L Tris-HCl, pH7.5, 10 mmol/L MgCl2, 1 mmol/L抗坏血酸,0.3 mmol/L儿茶酚,0.1 mmol/L酚妥拉明)80 μL;非特异结合管尚含有终浓度为10-6mol/L的心得安(美国Sigma公司)。各管置37℃反应15 min后,迅速加入5 mL冰冷的Tris-HCl缓冲液终止反应,然后经玻璃纤维滤膜行负压抽滤,将膜烤干后置于5 mL甲苯闪烁液(含0.4% PPO, 0.01% POPOP)中测其放射性(counts.min-1),特异结合为总结合与非特异结合之差。绘饱和曲线及Scatcard图,求Bmax及Kd值。
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    四、肺体指数(lung body index, LBI)

    五、形态学观察

    首先观察肺脏大体病变,然后行HE染色光镜下观察。

    六、数据处理

    数据以±s表示,所有数据均行方差分析和t检验,用直线相关分析判断两参数之间的相关性。

    结 果

    一、肺组织β-AR的变化

    静注ET后1、4、6 h,大鼠肺组织β-AR的Bmax均显著低于对照组(P>0.01),各ET组间差异不明显(P>0.05),平衡解离常数Kd值各组间均无显著差异(P>0.05)(见表1)。正常肺组织β-AR饱和曲线和Scatchard图见图1。
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    表1 大鼠肺组织β受体密度和解离常数的变化

    Tab 1 Changes of density and affinity of β adrenergic receptor

    in the membrance prepared from lung tissue of rats (±s) Group

    Bmax(fmol/mg.protein)

    Kd(nmol/L)

    Control(n=15)

    164.1±27.8
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    2.97±0.82

    ET 1h(n=12)

    118.4±29.4★★

    2.69±1.45

    ET 4h(n=12)

    108.3±22.7★★

    2.77±0.91

    ET 6h(n=12)

    97.6±12.5★★

    2.73±1.14

    ★★P<0.01,vs control group
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    Fig 1 Saturation curves of [3H]-DHA binding to β-adrenoceptor in the membrane prepared from lung of rats in control group. TB: totol binding; NB: nonspecific binding, B:specific binding. The inset shows a Scatchard plots of [3H]-DHA bound using the mean data from the figure for control group. B:specific binding [3H]-DHA (fmol/mg protein), F:free [3H]-DHA (nmol/L)

    图1 正常大鼠肺组织β-AR饱和曲线和Scatchard图
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    二、外周血PMN β-AR的变化

    静注ET后1、4、6 h,大鼠外周血β-AR的Bmax逐渐减少,伤后各组显著低于对照组(P<0.01),平衡解离常数Kd无显著变化(P>0.05)(见表2)。正常大鼠外周血PMN β-AR的饱和曲线及Scatchard图见图2。

    三、肺组织与外周血PMN β-AR变化的相关性分析

    以肺组织β-AR的Bmax与对应组PMN β-AR的Bmax值进行线性相关分析,表明两者无明显相关性(P>0.05)。

    表2 大鼠外周血PMN β-AR Bmax和Kd值变化

    Tab 2 Changes of maximal capacity and equilibrium dissociation
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    constant of β-adrenoceptor in neutrophils of circular blood in rats Group

    Bmax

    (fmol/105 cell)

    Kd

    (nmol/L)

    Control(n=15)

    6.57±0.07

    2.89±0.85

    ET 1 h(n=12)

    5.36±0.06*
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    2.97±0.90

    ET 4 h(n=12)

    4.62±0.05*

    2.98±0.90

    ET 6 h(n=12)

    4.16±0.04*

    3.10±0.91

    *P<0.01, vs control

    四、LBI的变化

    LBI可粗略地反映肺水肿程度,LBI于静注ET后1、4、6 h分别为0.547±0.037,0.578±0.041,0.602±0.025均显著高于对照组(0.472±0.029,P<0.01),静注ET后4 h和6 h的LBI均明显高于1 h组(P<0.05,P<0.01)。
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    Fig 2 Saturation curves of [3H]-DHA binding to β-adrenoceptor in ploymorphonuclear leukocytes prepared from circular blood of rats in control group. The inset shows a Scatchard plots

    图2 正常大鼠外周血PMN β-AR饱和曲线和Scatchard图

    五、形态学改变

    ET组大鼠肺脏均有不同程度的充血、肿胀、光镜下可见肺间质、肺泡水肿及PMN浸润,并可见散在出血灶;对照组未见异常改变。

    讨 论

    已知ALI是全身失控性炎症反应导致的多器官功能障碍综合征的肺部表现,其严重阶段即为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)。尽管ALI发病机制至今未完全阐明,但其主要病理特征是肺微血管通透性增加所引起的肺水肿。β-AR激动剂可明显地抑制气道血管壁的通透性,减少血浆渗出,且能抑制炎性细胞活化及其释放的炎性介质,减少白细胞和内皮细胞的粘附及炎性细胞于肺内扣押;还可稳定内皮细胞骨架,降低血管壁对大分子物质的通透性,增强内皮细胞屏障功能[6]。实验发现[7],β2受体激动剂可明显减轻ARDS患者及实验动物的通透性肺水肿。β-AR激动剂的作用是由细胞膜上相应的受体介导的,其产生的效应取决于膜受体的数目和功能状态[1]。我们既往研究证实[2,8],β和β2受体数目减少在ALI发病中起一定作用。本实验结果也显示大鼠静注ET后,肺组织 β-AR数目明显减少,同时进一步证实内毒素性肺损伤后大鼠外周血PMN β-AR数目亦明显减少,其变化与肺组织β-AR数目的变化一致,但二者在程度上无相关性。
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    有报道哮喘患者肺组织和循环血中淋巴细胞二者β-AR变化有很好的相关性。Galant等[5]认为在肺疾病时PMN比淋巴细胞更适合于这种相关性研究。为了便于临床观察ALI时肺组织β-AR的动态变化,我们对ALI大鼠肺组织和循环血PMN β-AR变化的相关性进行了研究,结果与Galant的报道不一致。这究竟是种属差异所致,抑或存在其它原因,尚待进一步探讨。

    [参 考 文 献]

    [1] Heible J, Bondinell W, Ruffolo R, et al. α and β-adreno-ceptors: From the gene to the clinic[J]. American Chemical Society, 1995, 38(18):3416~3443.

    [2] 孙耕耘,毛宝龄,吕宝璋.大鼠内毒素性肺损伤肺α1和β受体的变化[J]. 中国病理生理杂志,1993,9(5):622~626.
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    [3] 谢剑鸣,薛全福,王立荣. 常压缺氧对大鼠肺组织β和α1肾上腺素能受体数目的影响[J]. 中国病理生理杂志,1989,5(5):261~265.

    [4] Szucs S, Varga C, Emten I, et al. The separation of the granulocytes from different rat trains[J]. J Immunol Methods, 1994, 167:245~251.

    [5] Galant SP, Norton L, Herbest J, et al. Impaired beta adrenergic receptor binding and function in systic fibrosis neutrophils[J]. J Clin Invest, 1981, 68:253~258.

    [6] Butchers M, Coleman R, Nidls A, et al. The pharmacology of salneterol[J]. Br J Pharmacol, 1993, 52:2131~2143.
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    [7] Basran GS. Beta-2-adrenoceptor agonists as modulation of inflammatory edema in the acute respiratory distress syndrome in man[J]. Chest, 1984, 86:293~295.

    [8] 徐兴祥,孙耕耘,钱桂生. 急性肺损伤大鼠肺组织β和β2受体及β2受体mRNA表达的变化[J]. 中国病理生理杂志,1999,15(4):369~372.

    [收稿日期]1999-02-06 [修回日期]1999-08-26

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