IL-1RA對COPD模型大鼠氣道炎癥和氣道重塑的保護作用

劉菁 魏風芹 趙偉業

[摘要] 目的 探討白細胞介素1受體拮抗劑（IL-1RA）對慢性阻塞性肺疾?。–OPD）模型大鼠氣道炎癥和氣道重塑的保護作用。 方法 采用煙熏加氣管內注射脂多糖（LPS）對30只Wistar大鼠造模，并采用隨機數字表法將其分為對照組、甲潑尼龍治療組、IL-1RA治療組，每組10只。于第20天開始對各組大鼠連續干預20 d，其中對照組注射生理鹽水0.5 mg/（kg·d），甲潑尼龍治療組注射甲潑尼龍0.5 mg/（kg·d），IL-1RA治療組皮下注射IL-lRA 100 pg/只。觀察各組大鼠外觀、測量血氣，進行肺組織病理學檢查并計算平均肺泡數（MAN）和肺平均內襯間隔（MLI）;采用酶聯免疫吸附試驗檢測各組大鼠支氣管肺泡灌洗液（BALF）中高遷移率族蛋白B1（HMGB1）含量;采用Western blot法檢測各組大鼠肺組織中HMGB1的表達。 結果 治療后，三組大鼠MAN、MLI比較，差異有統計學意義（P < 0.05），其中IL-1RA治療組MAN大于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05），且其MLI明顯小于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05）。三組大鼠BALF和肺組織中HMGB1表達量比較，差異有統計學意義（P < 0.05），其中IL-1RA治療組BALF中HMGB1表達量低于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05）;且其肺組織中HMGB1表達量低于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05）。 結論 IL-RA可以降低COPD大鼠模型肺組織和肺泡中HMGB1的表達，降低大鼠氣道炎癥，改善大鼠血氣功能，對氣道重塑具有保護作用。

[關鍵詞] 慢性阻塞性肺疾病;白細胞介素1受體拮抗劑;高遷移率族蛋白B1;炎癥;氣道重塑

[中圖分類號] R563.9? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2019）08（b）-0021-05

[Abstract] Objective To investigate the protective effect of interleukin-1 receptor antagonist （IL-1RA） on airway inflammation and airway remodeling in rats with chronic obstructive pulmonary disease （COPD）. Methods Thirty Wistar rats were induced by smoking and intratracheal injection of lipopolysaccharide （LPS）. They were divided into control group， methylprednisolone treatment group and IL-1RA treatment group according to random number table method， with 10 rats in each group. Rats in each group were continuously intervened for 20 days starting on the 20th day. The control group was injected with 0.5 mg/（kg·d） saline， the methylprednisolone treatment group was injected with 0.5 mg/（kg·d） methylprednisolone， and the IL-1RA treatment group was subcutaneously injected with IL-lRA l00 pg per rat. The appearance of rats in each group was observed， blood gas was measured， lung histopathological examination was carried out， and mean alveolar number （MAN） and mean lining interval （MLI） were calculated. The content of High mobility group protein B1 （HMGB1） in bronchoalveolar lavage fluid （BALF） of rats in each group was detected by enzyme-linked immunosorbent assay， and the expression of HMGB1 in lung tissue of rats in each group was detected by Western blot. Results After treatment， there were significant differences in MAN and MLI among the three groups （P < 0.05）. MAN in IL-1RA group was higher than that in methylprednisolone group and control group （P < 0.05）， and MLI in IL-1RA group was significantly lower than that in methylprednisolone group and control group （P < 0.05）. The expression of HMGB1 in BALF and lung tissue of three groups was significantly different （P < 0.05）. The expression of HMGB1 in BALF of IL-1RA group was lower than that of methylprednisolone group and control group （P < 0.05）， and the expression of HMGB1 in lung tissue was lower than that of methylprednisolone group and control group （P < 0.05）. Conclusion IL-RA can reduce the expression of HMGB1 in lung tissue and alveoli of COPD rats， reduce airway inflammation， improve blood gas function and protect airway remodeling.

[Key words] Chronic obstructive pulmonary disease; Interleukin-1 receptor antagonist; High mobility group protein B1; Inflammation; Airway remodeling

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）在40歲以上人群中發病率高達10%左右[1]。大多數COPD患者多合并其他慢性疾病，這導致COPD患者死亡率較高[2]。目前認為持續性氣流受限為COPD的特征表現，而氣道炎癥和氣道重塑是疾病發生、發展的病理生理學基礎[3]。COPD發病涉及多種復雜機制，白細胞介素-1（IL-1）家族在炎癥和氣道重塑中發揮著重要作用[4]。白細胞介素1受體拮抗劑（IL-1RA）作為IL-1的天然拮抗劑越來越受到重視，然而IL-1RA能否改善COPD患者的氣道炎癥和氣道重塑情況仍未完全明確[5]。高遷移率族蛋白B1（HMGB1）是巨噬細胞釋放的核蛋白，已經證實其在COPD晚期炎性反應中發揮著巨大作用[6]。本研究通過觀察IL-1RA治療后COPD模型大鼠氣道的和氣管中HMGB1變化探索IL-1RA的保護作用，以期明確IL-1R對大鼠氣道炎癥和氣道重塑效果，為臨床治療和藥物研發提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

重組大鼠白介素1受體拮抗劑（ProSpec-Tany公司，批號：CYT-152）;HMGB1檢測試劑盒（Mabtech公司），泰山（宏圖）軟包香煙（山東中煙工業公司）。其他試劑來自市售分析純。

有機玻璃熏箱（北京呼吸病研究所）;ZS-2型板式酶標儀（南昌高騰科技有限公司）;OLYMPUS-CH顯微鏡;OLYMPUS-BH2顯微照相儀;OLYMPUS圖像分析儀。

1.2 分組及干預方法

選取Wistar雄性大鼠30只[購自青島大學醫學院（以下簡稱“我院”）實驗動物中心，實驗動物使用許可證號：SYXK（魯）20150003]。適應喂養7 d，采用隨機數字表法將其分為對照組、甲潑尼龍治療組、IL-1RA治療組，每組10只。模型構建：于第1、14天向大鼠氣管內分2次滴注0.1%的脂多糖溶液200 μL;于第2～13天、第15～40天給與大鼠被動吸煙方法：有機玻璃箱內同時熏香煙2支，自然熄滅后再換2支，每次10支，保持箱內氣壓與外界相等，間隔4 h后再重復上述煙熏1次[7]。本研究經我院實驗動物倫理委員會審核。

于第20天開始對各組大鼠采用下列干預方法：①對照組注射生理鹽水0.5 mg/（kg·d），連續20 d;②甲潑尼龍治療組注射甲潑尼龍0.5 mg/（kg·d），連續20 d;③IL-1RA治療組皮下注射IL-1RA l00 pg/只，連續20 d。完成上述干預后，次日觀察各組動物的一般情況。

1.3 血氣和支氣管肺泡灌洗液檢查

大鼠腹腔注射麻醉后，抽取0.5 mL動脈血檢測血氣。后暴露心肺，生理鹽水分3次注入大鼠左肺組織，每次注入量分別為4、3、2 mL，于氣道內反復注入回抽3次，灌洗后立即回收，回收率>85%，將支氣管肺泡灌洗液（BALF）置離心管中，4℃貯存，1 h內離心。

1.4 肺組織病理學檢測

分離大鼠肺臟組織，沖洗后取左肺中葉組織，HE染色。應用顯微-微機圖像處理系統，10倍物鏡下沿切片最大橫徑和最大縱徑，測量平均肺泡數（MAN）和肺泡平均內襯間隔（MLI）。其中，MAN=視野內肺泡數÷視野面積;MLI=視野正中劃“+”字交叉線長度÷與“+”字相交肺泡隔數，以MLI反映肺泡的平均直徑。

1.5 HMGB1檢測

采用Western blot法檢測各組大鼠肺組織中HMGBl的表達，使用Image J軟件分析其差異。按酶聯免疫吸附試驗（ELSIA）檢測試劑盒操作說明對BALF中HMGB1進行檢測。

1.6 統計學方法

采用SPSS 22.0統計學軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差（x±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩組間比較采用LSD檢驗，以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組大鼠外觀及肺組織病理學比較

造模后，IL-1RA治療組大鼠體重（193.73±6.52）g、甲潑尼龍治療組大鼠體重（192.57±8.72）g、對照組（189.64±7.25）g，三組大鼠體重比較，差異無統計學意義（F = 2.714，P > 0.05）。此外，對照組大鼠較其他兩組毛發更灰暗，自發活動減少。

對照組大鼠支氣管黏膜上皮細胞紊亂、減少，纖毛粘連，杯狀細胞增生，可見支氣管血管平滑肌增生，周圍見中性粒細胞和淋巴細胞浸潤，肺泡壁變薄，部分存在斷裂、融合，肺泡直徑增大，肺大泡顯而易見，肺泡內存在紅細胞、滲出物和壞死上皮，存在COPD特征性病理學特征，提示造模成功。IL-1RA治療組和甲潑尼龍治療組中大鼠鏡下仍有上述COPD特征病理改變，但兩組大鼠的支氣管黏膜壞死、杯狀細胞增生、炎癥細胞浸潤、肺泡腔內脫落壞死滲出物較對照組明顯減少。見圖1。

2.2 各組大鼠內平均肺泡數和肺平均內襯間隔比較

三組MAN、MLI比較，差異有統計學意義（P < 0.05）。其中IL-1RA治療組MAN大于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05），甲潑尼龍治療組大于對照組（P < 0.05）;IL-1RA治療組MLI明顯小于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05），甲潑尼龍治療組小于對照組（P < 0.05）。見表1。

2.3 各組大鼠動脈血氣結果比較

三組pH、PaO2、PaCO2比較，差異有統計學意義（P < 0.05）。其中，各組pH兩兩比較，差異均無統計學意義（P > 0.05）;IL-1RA治療組PaO2高于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05），甲潑尼龍治療組高于對照組（P < 0.05）;IL-1RA治療組PaCO2低于甲潑尼龍治療組和對照組（P < 0.05），甲潑尼龍治療組低于對照組（P < 0.05）。見表2。

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（收稿日期：2019-01-21? 本文編輯：王? ?蕾）