李 淼 尚云曉

（中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院小兒呼吸內科，沈陽110004）

氣道重塑是慢性哮喘氣道的重要病理特點。氣道重塑不僅表現(xiàn)為氣道上皮的脫落，氣道上皮細胞間膠原沉積，線粒體的改變也是其中的重要特點。線粒體是氣道上皮細胞中重要的細胞器。既往有文獻報道哮喘氣道上皮細胞中線粒體產生ATP功能下降［1］，但對于哮喘氣道上皮細胞中線粒體超微結構發(fā)生的變化研究較少，本文通過制作哮喘氣道重塑大鼠模型，透射電鏡觀察哮喘大鼠氣道上皮細胞中線粒體結構的變化，旨在為哮喘的治療尋求新的理論基礎。

材料和方法

1.實驗動物及分組

雌性Wistar大鼠6只，周齡6w－8w，體質量60－80 g，中國醫(yī)科大學中心實驗室動物部提供；隨機進行分為2組。其中正常對照組3只、模型組3只。飼養(yǎng)期間給予正常飲食。

2.哮喘模型制作

2.1 制作方法：

參照文獻［2］，即1 d及8 d腹腔注射1%卵蛋白10 mg、氫氧化鋁凝膠200 mg及百日咳滅活桿菌6×109／ml混合液共1 ml致敏，第15 d開始超聲霧化吸入2%卵蛋白誘喘，隔日一次吸入6w，模型制作共8w。誘喘成功后24 h內取材。正常對照組用生理鹽水代替卵蛋白吸入，吸入方法同模型組并同期取材。百日咳滅活桿菌購自北京生物制品研究所；卵蛋白及氫氧化鋁凝膠購自美國Sigma公司；

2.2 模型成功表現(xiàn)：

按哮喘氣道重塑模型制作方法，在致敏后大鼠出現(xiàn)劇烈咳嗽、打噴嚏、呼吸困難、喘息、呼氣費力或點頭樣呼吸、聽診聞及喘鳴音，則表明哮喘模型制作成功。

3.電鏡制作

兩組大鼠在最后一次致敏后24 h內，腹腔注射10%水合氯醛（30 mg／kg）麻醉后，左心室取血處死大鼠。取氣管浸泡于2%戊二醛固定液中在4℃保存2 h后取出，按常規(guī)方法制備超薄切片，鈾－鉛雙染，以日立H－7650型透射電鏡進行觀察，重點觀察指標為氣道上皮細胞纖毛上皮，氣道上皮細胞間膠原，上皮細胞內線粒體超微結構改變。透射電鏡由中國醫(yī)科大學電鏡室提供。

結 果

1.氣道上皮細胞超微結構改變

正常組大鼠氣道纖毛上皮排列整齊、規(guī)則（圖A）；哮喘組大鼠氣道多層纖毛上皮，纖毛脫落，杯狀細胞增多，排列不整齊（圖B），氣道上皮細胞中線粒體基膜密度下降，線粒體峽減少，細胞核多切跡，形狀不規(guī)則（圖C）。

2.氣道上皮細胞間膠原沉積

哮喘組大鼠氣道上皮細胞間膠原沉積較正常組大鼠增加（圖D，E）。

3.氣道上皮細胞內線粒體超微結構改變

哮喘組大鼠氣道上皮細胞內線粒體腫脹，線粒體增多（圖H），線粒體基質密度下降，線粒體嵴減少，細胞核多切跡，形狀不規(guī)則，板層小體和線粒體空泡化（圖I）。

討 論

哮喘氣道重塑是哮喘氣道的重要病理特點。從組織學角度來看，氣道上皮的破壞和脫落是哮喘的特征性病理變化，眾多柱狀細胞的分離凝聚，導致creola小體的形成。上皮組織損傷同時即誘導出現(xiàn)上皮組織修復過程，其修復過程可導致柱狀上皮的完全修復，也可導致鱗狀細胞化生、杯狀細胞增生、肺成纖維細胞聚集導致氣道纖維化。在臨床上哮喘患者由于氣道的持續(xù)慢性炎癥可直接造成氣道上皮的損傷，出現(xiàn)氣道上皮的破壞和脫落。本文通過透射電鏡觀察正常組雄性Wistar大鼠支氣管上皮細胞層纖毛排列整齊，微絨毛密集，細胞內線粒體嵴清晰可見，線粒體結構完整；相鄰細胞間可見相互接觸由細胞膜凸起的微絨毛。哮喘大鼠氣道上皮脫落，排列紊亂，杯狀細胞增多，絨毛上皮核型不規(guī)則，出現(xiàn)早期凋亡改變。

由于氣道上皮的損傷影響了哮喘氣道功能，其機制有很多。首先，上皮屏障功能破壞使得抗原易于侵入，同時組織成分容易滲漏到氣道。其次，由于上皮細胞可通過釋放抑制因子和降解活性介質抑制氣道的反應性，但氣道炎癥導致上皮細胞的破壞減輕了氣道上皮的抑制作用。再次，氣道細胞激活后釋放包括纖維連接蛋白和轉化生長因子－β（TGF－β）在內的多種介質，導致氣道纖維化。

線粒體是產生內源性活性氧至關重要的細胞器，其與哮喘的關系密切［3］。線粒體是能量的重要來源，本實驗通過透射電鏡觀察到在哮喘氣道上皮細胞中線粒體形態(tài)及結構發(fā)生改變，線粒體嵴減少使能量供應減少，既往實驗已證明線粒體功能障礙增加氣道炎癥［4］。線粒體基質密度下降，線粒體嵴減少，細胞核多切跡，形狀不規(guī)則，板層小體和線粒體空泡化。這些結果表明，線粒體結構變化與過敏性哮喘密切相關。如果藥物有改善線粒體結構或功能的作用有可能有助于開發(fā)新型藥物分子治療哮喘。有學者通過對比IL－4抗體干預BALB／c哮喘小鼠與哮喘小鼠發(fā)現(xiàn)IL－4抗體可明顯改善氣道上皮細胞中線粒體產生ATP功能，及哮喘小鼠氣道反應性［3］。也有文獻報道L－精氨酸能夠改善哮喘小鼠氣道上皮損傷并修復線粒體功能，從而改善哮喘氣道炎癥［5］。然而也有實驗證明，有的藥物能改善哮喘氣道炎癥但并不能改善線粒體結構變化及功能［6］，其具體機制仍不清楚。由于結構是功能的基礎，因此，本文通過對哮喘氣道上皮細胞及線粒體的結構變化為進一步研究線粒體功能及哮喘治療提供理論基礎。

［1］Mabalirajan U，Aich J，Leishangthem GD，et al.Effects of vitamin E on mitochondrial dysfunction and asthma features in an experimental allergic murine model.J Appl Physiol，2009，107（4）：1285－1292

［2］Xie M，Liu XS，Xu YJ，et al.ERK1／2 Signaling Pathway Modulates the Airway Smooth Muscle Cell Phenotype in the Rat Model of Chronic Asthma.Respiration，2007，74（6）：680－690

［3］Mabalirajan U，Dinda AK，Kumar S，et al.Mitochondrial structural changes and dysfunction are associated with experimental allergic asthma.J Immunol，2008，181（5）：3540－3548

［4］Aguilera－Aguirre L，Bacsi A，Saavedra－Molina A，et al.Mitochondrial dysfunction increases allergic airway inflammation.J Immunol，2009，183（8）：5379－5387

［5］Mabalirajan U，Ahmad T，Leishangthem GD，et al.L－arginine reduces mitochondrial dysfunction and airway injury in murine allergic airway inflammation.Int Immunopharmacol，2010，10（12）：1514－1519

［6］Ram A，Mabalirajan U，Singh SK，et al.Mepacrine alleviates airway hyperresponsiveness and airway inflammation in a mouse model of asthma.Int Immunopharmacol，2008，8（6）：893－899