低压缺氧对哮喘豚鼠血浆皮质醇含量和血液淋巴细胞β受体的影响
第三军医大学学报1999年第21卷第5期
桂芹 孔祥英 白家驷
提 要 目的:探讨低压缺氧治疗哮喘的机制。方法:采用卵蛋白致敏和激发制成豚鼠哮喘模型，比较正常组、诱发哮喘发作后24h(发作组)、未经任何治疗哮喘豚鼠(对照组)以及低压缺氧治疗哮喘豚鼠(治疗组)的血浆皮质醇、外周血淋巴细胞β受体数目以及肺组织病理学变化。结果:①皮质醇水平：发作组较正常组显著升高(P＜0.01),对照组较正常组明显下降(P＜0.01)，治疗组较对照组显著升高(P＜0.01)，与正常组差异不显著(P＞0.05)。②外周血淋巴细胞β受体数:对照组较正常组明显减少(P＜0.01)，治疗组较对照组明显增加(P＜0.05)，与正常组差异显著(P＜0.05)。③肺组织病理学变化: 治疗组较对照组明显好转，EOS浸润减少，肺泡膈间质水肿基本消失，Ⅱ型肺泡上皮增生。结论:低压缺氧治疗哮喘豚鼠后血浆皮质醇水平升高以及外周血淋巴细胞β受体数目增加，可能是低压缺氧治疗哮喘的机制。
关键词：低压缺氧治疗 哮喘 皮质醇 β受体 肺组织病理学
哮喘是以嗜酸性粒细胞、肥大细胞反应为主的气道慢性炎症，是我国儿童的常见病。近年来，哮喘发病率日益增加。尽管数十年来国内外学者对哮喘的治疗进行了大量的研究，但迄今尚无理想的治疗方法。全国儿童哮喘疾病流行病学调查发现高原地区哮喘发病率最低（0.1%）［1］。高原气候疗法取得肯定疗效［2，3］，国内外低压缺氧治疗哮喘［4］和常压缺氧治疗哮喘［5］均见报道，但是治疗机制尚不清楚，需进一步研究探讨。本研究采用豚鼠哮喘模型，观察低压缺氧治疗后血浆皮质醇、外周血淋巴细胞β受体的变化以及肺组织病理学变化，以期探讨低压缺氧治疗哮喘的机制。
1 材料方法
1.1 哮喘豚鼠动物模型制作及治疗
采用第三军医大学实验动物中心提供的健康豚鼠(动物合格证：医动字第310102011号1997年)44只，雌雄不限，体重300～400g,随机分为4组，每组11只。
1.1.1 正常组 每只豚鼠常规皮肤消毒后腹腔注射生理盐水1ml，2周后将豚鼠置入半密闭有机玻璃容器内，将生理盐水加入超声雾化器内进行雾化喷入，任动物自行吸入30min后取出，24h后采集标本。
1.1.2 哮喘发作组 参照文献［6］制作哮喘模型。①致敏:每只豚鼠常规皮肤消毒后腹腔注射10%卵蛋白生理盐水1ml。②诱发：2周后将上述致敏豚鼠放入半密闭的有机玻璃容器内，将1%卵蛋白生理盐水加入超声雾化器内，行超声雾化，任动物自行吸入30min后取出，于激发后24h采集标本，未做任何治疗。
1.1.3 低压缺氧治疗组 致敏诱喘方法同哮喘发作组。诱喘后第2天将豚鼠置于低压舱内，以3～5m/s的速度减压到3000m，在舱内维持2h，然后以同样速度加压，恢复到正常大气压，每日1次，共10次为一疗程，于第10天治疗结束后立即采集标本。
1.1.4 哮喘对照组 致敏诱喘方法同哮喘发作组，但发作后不给予任何处理，作为观察对照，在哮喘发作后第11天采集标本。
1.2 检测指标及方法
1.2.1血浆皮质醇测定 采用放射免疫法测定。
1.2.2 外周血淋巴细胞β受体测定
1.2.2.1 淋巴细胞分离 麻醉后股动脉放血3ml，1%肝素抗凝，用1×Hanks液将血液稀释3倍,按2∶1的比例使血液徐缓地加在淋巴细胞分离液上面(用前将比重调至1.090),以400×g的速度在10℃离心15min,收集淋巴细胞层,再以适量Hanks液悬浮洗涤2次,得到淋巴细胞以Hanks液悬浮,并调到(5～7)×106个细胞/ml,立即用于结合实验。
1.2.2.2 放射配基结合实验 取淋巴细胞悬液200μl与终浓度为3.2～32nmol/L的3H-DHA反应（6个浓度点），总结合管加入50mmol/L Tris-HCl缓冲液（pH7.4），非特异结合管加入浓度高于标记配基1000倍的心得安，使反应总体积为0.35ml，反应液在25℃水浴中保温15min，用冰冷缓冲液终止反应，迅速以玻璃纤维滤膜行负压抽滤，5ml冰冷缓冲液洗涤两次，滤膜于80℃30min烤干，置于含有0.4％PPO的甲苯闪烁液中，用液闪计数仪测定其放射性。总结合减去非特异性结合为特异性结合。特异性结合约占总结合的50%～60％。根据Scatchard法作图并计算，求出受体最大结合值Bmax和平衡解离常数(Kd)。
1.3 肺组织学检查
1.3.1光镜切片制备 各组选2只豚鼠麻醉后迅速打开胸腔，取出双侧肺组织浸泡于10%福尔马林液中固定，石蜡包埋切片、HE染色用于常规光镜检查。
1.3.2 电镜切片制备 全麻后迅速打开胸腔,取出肺组织，取0.5cm×1cm×1cm置于2.5%戊二醛中固定，1％锇酸后固定1h，梯度乙醇脱水，环氧树脂618包埋，LKB超薄切片机切片，常规醋酸铀-枸橼酸铅染色,EX-2000透射电镜观察。
1.4 统计学处理
采用SPLM医用统计分析软件(第四军医大学提供)进行统计学处理，结果以X±s表示。
2 结果
2.1 血浆皮质醇的变化
哮喘发作组血浆皮质醇水平明显高于正常组（P＜0.01），随着病程延长，对照组皮质醇明显低于正常组(P＜0.01)，经低压缺氧治疗后，治疗组皮质醇水平明显升高，与正常组相差不显著(P＞0.05），明显高于对照组(P＜0.01)，见表1。
2.2 外周血淋巴细胞β受体的变化
实验动物外周血淋巴细胞β受体与3H-DHA最大结合值显示：哮喘发作组与正常组相比无显著变化，对照组β受体数目较正常组明显减少(P＜0.01)，而经低压缺氧治疗后，β受体数目明显升高,与对照组相差显著(P＜0.05),与正常组相差显著(P＜0.05)。平衡解离常数Kd值仅对照组、发作组与正常组相差显著(P＜0.05),其余各组Kd差异不显著，见表1。
2.3 肺组织病理学变化 光镜下哮喘发作组和对照组肺组织均见EOS浸润，而哮喘治疗组EOS减少。电镜下显示哮喘发作组和对照组有EOS浸润，肺泡膈间质水肿，Ⅱ型上皮细胞板层体排空，见图1、2，哮喘治疗组电镜观察明显好转，肺泡膈间质水肿基本消失，Ⅱ型上皮细胞板层体结构接近正常，有Ⅱ型上皮细胞增生，见图3、4。
表1 低压缺氧治疗对哮喘豚鼠血浆皮质醇和β受体的变化
tab 1 Effect of hypobaric hypoxia on plasma cortisol and lymphocytic β receptor asthmatic guinea pigs
| Group |
Cort |
Bmax(fmol/107cell) |
Kd(nm) |
| NC(n=7) |
676.338±272.603 |
2171.286±517.903 |
15.880 ±7.179 |
| AG(n=7) |
1776.849±561△△ |
1718.143±186.375 |
6.957±3.210* |
| NTG(n=7) |
170.801±67.538△△ |
706.000±140.717△△ |
6.1410±3.218* |
| HHTG(n=7) |
630.509±301.611 |
1311.714±110.903△* |
9.5540±6.05 |
△：P＜0.05，△△：P＜0.01 vs NC; *：P＜0.05 vs NTG；NC: Normal control; NTG:Non-treated group; AG: Asthmatic group; HHTG: hypobaric hypoxia treated group
图1 对照组肺泡膈间质水肿 (TEM×8000)
Fig 1 Interstitial edema of the alveolar septum in NTG (TEM×8000)
图2 对照组肺泡Ⅱ型上皮细胞板层体排空 (TEM×8000)
fig 2 Evacuation of lamellar body in NTG (TEM×8000)
图3 治疗组肺泡膈间质水肿基本消失(TEM×8000)
Fig 3 Interstitial edema of the alveolar septum improved in HHTG (TEM×8000)
图4 治疗组肺泡Ⅱ型上皮细胞板层体结构恢复正常 (TEM×8000)
Fig 4 Evacuation of lamellar body improved in HHTG (TEM×8000)
3 讨论
3.1 低压缺氧治疗对血浆皮质醇的影响
血浆皮质醇分泌增多是最重要的应激反应，对机体对抗有害刺激起着极为重要的作用。生理浓度的糖皮质激素(GC)对许多化学介质的生成、释放和激活具有抑制作用，使之不发生过强的变态反应。本实验哮喘发作组在激发哮喘后血浆皮质醇明显地高于正常组也是机体一种重要的防御反应。但当强烈的抗原成分刺激机体时，上述炎症介质生成过多超过了GC的对抗，从而导致哮喘疾病的发生，因此此时防御反应有一定限度，随着病程延长，如不及时给予治疗则GC消耗。本研究发现哮喘对照组皮质醇水平明显下降，如同临床上哮喘缓解期病人皮质醇水平降低多于皮质醇水平升高者一样［7］，提示出现GC消耗。
低压缺氧同其它应激反应一样，可引起皮质醇分泌增多。急性低氧引起肾上腺皮质功能增强，主要是通过外周化学感受器的刺激，反射性引起下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)和垂体释放ACTH增多，继而使肾上腺皮质激素分泌增多。本实验低压缺氧治疗后血浆皮质醇水平升高，说明哮喘豚鼠下丘脑-垂体-肾上腺轴对低氧刺激反应调节功能仍存在，其结果与高原气候治疗引起皮质醇升高相同［8］，并且高水平皮质醇对哮喘机体有重要保护作用。内源性皮质激素可抑制肺组织EOS侵润，并且抑制过敏原激发迟发性哮喘反应时白三烯释放和血EOS增多，此外内源性糖皮质激素对EOS浸润和气道高反应性有下调作用［9］，并抑制抗原诱导气道收缩和微血管渗漏。由于内源性糖皮质激素对哮喘发病过程中许多环节有重要的调控作用，因此推测低压缺氧治疗哮喘血浆皮质醇升高可能有利于哮喘机体。
3.2 低压缺氧治疗对外周血淋巴细胞β受体的影响
从1968年Szentivanyi首先提出了哮喘发病的β受体阻断学说以来，许多人利用配基结合法证实哮喘病人外周血淋巴细胞中β受体数目明显减少，且与疾病的严重性相关。本研究结果显示，在抗原激发哮喘发作24h后，β受体无明显变化，而随着病程的延长，β受体数目明显减少，说明β受体数量及功能的改变仅仅是哮喘发病过程中出现的一种变化，是发病环节之一，而不是其发病的始因。本研究结果与众多报道一致［10，11］。本研究发现，通过低压缺氧治疗后，淋巴细胞β受体数目明显升高。目前低压缺氧治疗后β受体数目增加机制尚不清楚，可能与以下因素有关:①磷脂是维持β受体功能必需因素，而哮喘机体磷脂酶活性增加，使肺膜磷脂降解，膜结构受到损伤，导致β受体数目下降。而内源性糖皮质激素增加可抑制磷脂酶的活性，从而抑制β受体下调。②糖皮质激素通过加强基因表达而增加β受体蛋白的合成，阻止受体蛋白磷酸化。晚近报道糖皮质激素可增加中性粒细胞和淋巴细胞β受体数，还能促进β受体和G蛋白之间的耦联，从而使受体由低亲和力转变为高亲和力，推测内源性糖皮质激素增加也可能对β受体有此作用。
β受体激活可舒张支气管平滑肌，此外还可能有抗炎作用，抑制肥大细胞释放炎症介质，阻断气道内血浆蛋白的渗出，从而解除哮喘时气道内炎症和狭窄。已有研究提示，β受体还可能降低血管壁的通透性，影响白细胞的粘附功能。并且β受体数目与疾病的严重性相关。本研究治疗后β受体数目增加，因而肺内β受体的功能加强，从而改善肺通气功能，减轻肺支气管的炎症。因此推测β受体数目增加可能有利于哮喘机体β受体功能的改善。
总之，本研究结果显示低压缺氧治疗后光镜和电镜显示肺组织病理变化好转；血浆皮质醇水平显著增高，对哮喘机? 逵斜；ぷ饔茫幻飨栽黾油庵苎馨拖赴?beta;受体数目，可能对改善气道炎症起重要作用。
作者简介：桂芹，女，34岁，主治医师，硕士
作者单位：第三军医大学附属西南医院小儿科 重庆，400038
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