关键词:
支气管哮喘
发病机制
氧化应激
Krüppel样转录因子2
红系衍生核因子相关因子-2
γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶
激活转录因子
摘要:
背景:慢性气道炎症是支气管哮喘发病的本质,大量炎细胞刺激产生过多ROS,引起氧化应激,进一步加重炎症反应与气道损伤。谷胱甘肽(glutathione,GSH)是肺内最重要的抗氧化物质,存在于气道分泌物和BALF中。γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶催化亚基(γ-glutamylcysteine synthetase catalytic subunit,γ-GCSc)是GSH生物合成的限速酶,具有非常重要的抗氧化作用。红系衍生的核因子2相关因子2(NF-E2-related factor2,Nrf2)是一种抗氧化转录因子,能上调抗氧化反应元件(ARE)介导的靶基因(如γ-GCSc等)抗氧化酶的表达。激活转录因子3( Activating transcription factor3,ATF3)、ATF4和Krüppel样锌指转录因子(Krüppel-like Factor2,KLF2),都是应激反应转录因子。氧化应激时,ATF3、ATF4能与Nrf2结合形成异二聚体;而KLF2能增加Nrf2的核定位及其活性,三者都能作用于Nrf2调控其介导的抗氧化靶基因(如γ-GCSc)的表达。 目的:探讨ATF3、ATF4、KLF2调控Nrf2/γ-GCSc表达及其在支气管哮喘氧化应激机制中的作用。 方法:实验分两部分。1.动物实验部分:30只健康雄性豚鼠随机分为对照组(A组)、哮喘组(B组)和地塞米松治疗组(C组),卵清蛋白致敏激发法复制支气管哮喘急性发作期模型;HE染色观察三组豚鼠肺组织(主要为细支气管)病理形态学变化并测支气管肺泡灌洗液(BALF)细胞总数和分类计数;检测三组肺组织匀浆中及 BALF中ROS、丙二醛(MDA)浓度;RT-PCR法、原位杂交法和western blot法、免疫组织化学法分别检测肺组织ATF3、ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCSc mRNA和蛋白质的表达;免疫细胞化学法检测BALF细胞中ATF3、ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCSc蛋白质的表达。2.临床实验部分:分健康对照组、(急性发作期)哮喘患者(治疗前)组、治疗后三组,均行肺功能检查;测三组痰液中ROS、MDA浓度;免疫细胞化学法检测各组痰涂片细胞中ATF3、ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCSc蛋白质的表达。 结果: 1.动物实验部分:(1)B组豚鼠BALF中细胞总数、嗜酸性粒细胞百分比(EOS%)显著高于A组(P<0.01),B组肺组织细支气管周围可见大量炎症细胞浸润,及明显气道重塑改变,而C组BALF炎细胞变化及肺组织病理改变较B组明显减轻;(2)豚鼠肺组织、BALF中ROS、MDA浓度,B组明显高于A组,C组较B组降低(P均<0.05);(3)豚鼠肺组织中 ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCScmRNA和蛋白质表达,B组低于 A组和C组(P均<0.05);ATF3 mRNA和蛋白质表达,B组高于A组和C组(P均<0.05);(4)豚鼠BALF细胞中ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCSc蛋白质的表达,B组低于A组和C组(P均<0.05),而ATF3蛋白质表达,B组高于A组和C组(P均<0.05)。 2.临床实验部分:(5)哮喘患者痰液中ROS、MDA浓度高于健康对照组和治疗后组(P均<0.01);(6)哮喘患者痰中细胞内ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCSc蛋白表达治疗后高于治疗前(P均<0.01),而ATF3蛋白质表达治疗后低于治疗前(P<0.01)。 3.直线相关性分析:(7)豚鼠肺组织ATF4、KLF2 mRNA及蛋白表达与Nrf2、γ-GCSc mRNA及蛋白表达呈正相关(P均<0.01);ATF3mRNA及蛋白表达与Nrf2、γ-GCSc mRNA及蛋白表达呈负相关(P均<0.01)。(8)豚鼠BALF细胞和哮喘患者痰细胞内 ATF4、KLF2蛋白表达与 Nrf2、γ-GCSc蛋白表达呈正相关(P均<0.01);ATF3蛋白表达与 Nrf2、γ-GCSc蛋白表达呈负相关(P均<0.01)。(9)豚鼠肺组织、BALF细胞和哮喘患者痰液细胞内ATF4、KLF2、Nrf2、γ-GCSc表达水平与ROS、MDA浓度及BALF中炎细胞总数、EOS%均呈负相关,ATF3表达与ROS、MDA浓度及BALF中炎细胞总数、EOS%均呈正相关。 结论:1.支气管哮喘急性发作期豚鼠模型肺组织及患者痰液细胞中存在氧化应激,刺激Nrf2/γ-GCSc表达抵抗氧化损伤,对组织/细胞起保护作用。2.抗炎治疗后ROS、MDA等氧化物减少,ATF4、KLF2表达增加而ATF3表达降低,可能通过增加Nrf2/γ-GCSc表达,提高抗氧化能力,在支气管哮喘发病与防治中起重要作用。