馬 萍,閆玉文,包春雨
隨著過敏性疾病的日趨增多,其發(fā)生與環(huán)境的關(guān)系日益受到重視[1]。雖然哮喘發(fā)病率增高的原因較為復(fù)雜,但相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,環(huán)境與個(gè)人衛(wèi)生水平與過敏性疾病的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)[2],與寄生蟲、細(xì)菌或病毒的感染率降低有關(guān),現(xiàn)代都市化生活降低了感染寄生蟲和微生物的機(jī)會(huì),導(dǎo)致免疫系統(tǒng)受病原體刺激減少,可能會(huì)引起免疫系統(tǒng)發(fā)育的改變及炎性因子失控表達(dá)[3]。過敏性哮喘的發(fā)病是否與蠕蟲感染有關(guān),多位研究者的結(jié)果并不盡相同。Flohr 等[4]發(fā)現(xiàn)鉤蟲感染可降低哮喘的發(fā)生,Smits等[5]研究提示曼氏血吸蟲感染對(duì)氣道炎性反應(yīng)具有保護(hù)作用,而Pinelli 等[6]認(rèn)為,犬弓蛔蟲感染加重過敏性氣道炎性反應(yīng)。研究結(jié)果的迥異,提示可能不同的蠕蟲感染對(duì)變態(tài)反應(yīng)呈現(xiàn)不同的作用,同時(shí)也可能有多種因素會(huì)影響兩者間的關(guān)系[7]。
旋毛蟲感染對(duì)過敏性哮喘的作用機(jī)制目前尚不清楚。為此,本實(shí)驗(yàn)以BALB/c 小鼠為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象,首先建立旋毛蟲感染小鼠模型,在此基礎(chǔ)上以O(shè)VA 誘發(fā)小鼠過敏性哮喘,通過測(cè)定單純過敏性哮喘鼠和旋毛蟲感染后哮喘鼠血清中總IgE、IL-4 及IL-5 水平變化,觀察旋毛蟲感染對(duì)過敏性哮喘的影響,并初步探討其可能的免疫學(xué)機(jī)制。
1.1 材料
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 雌性BALB/c 小鼠20只,8周齡,購自北京軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院。隨機(jī)分為4組,每組5 只,Ⅰ組為空白對(duì)照組,Ⅱ組為單純過敏性哮喘組,Ⅲ組為感染旋毛蟲并發(fā)哮喘組。Ⅳ組為單純感染旋毛蟲組。
1.1.2 主要試劑 卵清白蛋白(Ovalbumin,OVA)(美國Sigma 公司生產(chǎn),Ⅱ級(jí));TIgE、IL-4、IL-5 ELISA 檢測(cè)試劑盒(美國R&D Systems 公司生產(chǎn));胃蛋白酶(Pepsin,北京奧博星生物技術(shù)有限公司)。
1.1.3 主要儀器 電子天平(AG204 DeltaRange,瑞士Mettler Toledo),生物顯微鏡(Olympus,日本),超低溫冰箱(Sanyo,日本),酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀(DG3022A,南京華東實(shí)驗(yàn)儀器廠)。
1.2 方法
1.2.1 建立小鼠模型 Ⅰ組小鼠不做任何處理,與其他組小鼠同條件飼養(yǎng),自由飲水,顆粒飼料喂養(yǎng),室溫20~26℃。
1.2.1.1 建立旋毛蟲感染模型 Ⅲ、Ⅳ組小鼠建立旋毛蟲感染模型,方法如下:(1)絞碎含有旋毛蟲囊包幼蟲的小鼠肌肉,放置于含有人工消化液(100 ml 蒸餾水+1 g 胃蛋白酶+0.8 ml 鹽酸)的燒杯中,肉樣與消化液的比例為1∶30(W/V),充分?jǐn)嚢杈鶆?(2)放37℃溫箱中,經(jīng)10~18 h 充分消化后(期間經(jīng)常攪拌),將上層液及漂浮物小心倒掉,加生理鹽水洗滌3次,過濾;(3)幼蟲沉淀物加3%明膠生理鹽水調(diào)勻,每只小鼠經(jīng)灌胃法感染200~300 條。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),Ⅲ、Ⅳ組小鼠均取取腓腸肌壓片鏡檢,低倍鏡下可見肌纖維內(nèi)卷曲的旋毛蟲囊包幼蟲,即為旋毛蟲感染模型成功。
1.2.1.2 建立過敏性哮喘模型 Ⅲ組感染旋毛蟲28 d 后和未作任何處理的Ⅱ組小鼠,建立哮喘動(dòng)物模型。(1)1 mg OVA 溶于2 ml PBS 中,吹打混勻;(2)加2 ml 10% KAL(SO4)2,充分混勻;(3)逐滴將10 mol/L NaOH 加入到上述混合液中,調(diào)整pH值為6.5;(4)室溫孵育60 min 后,2500 r/min,離心5 min,棄上清,加PBS 使其終體積為2 ml,輕輕吹打混勻;(5)每只小鼠腹腔注射200 μl OVA 混懸液,其中含有OVA 100 μg,KAL(SO4)22 mg;(6)第14天重復(fù)上述操作;(7)第21~27 天,連續(xù)7 d,用乙醚麻醉小鼠后,鼻內(nèi)滴入50 μl 含50 μg OVA 的PBS 混懸液進(jìn)行致敏激發(fā)。激發(fā)后Ⅱ組小鼠出現(xiàn)呼吸急促、節(jié)律不整,點(diǎn)頭呼吸,煩躁不安,二便失禁、發(fā)紺等現(xiàn)象,Ⅲ組小鼠略有呼吸急促、節(jié)律不整現(xiàn)象,無明顯煩躁、發(fā)紺現(xiàn)象。
1.2.2 血清的收集處理 56 d 后,摘取小鼠眼球取血,4℃冰箱靜置過夜,3 000 r/min,離心10 min,移液器小心吸取上清液置凍存管-20℃冰箱保存,待檢。
1.2.3 檢測(cè)步驟 嚴(yán)格按照檢測(cè)試劑盒說明書進(jìn)行操作。
1.2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 用SPSS18 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,各組間采用單因素方差分析,各組數(shù)據(jù)均用±s 表示,以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
與Ⅱ組相比較,Ⅲ組血清TIgE 水平降低(P<0.05);與Ⅱ組相比較,Ⅲ組血清IL-4 水平降低(P<0.05);與Ⅱ組相比較,Ⅲ組血清IL-5 水平降低(P<0.05)。見表1 。
表1 小鼠血清TIgE、IL-4 及IL-5 水平 (,n=5)
表1 小鼠血清TIgE、IL-4 及IL-5 水平 (,n=5)
注:與Ⅰ組比較,①P<0.05;與Ⅱ組比較,②P<0.05
過敏性哮喘是一種氣道慢性非特異性炎性反應(yīng)性疾?。?],它與非過敏性哮喘的主要區(qū)別在于體內(nèi)IgE 水平不同。IgE 被認(rèn)為是介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)的重要介質(zhì),促使嗜酸性粒細(xì)胞(Eosinophils,Eos)向局部游走,導(dǎo)致呼吸道平滑肌收縮、黏膜水腫、分泌物增加、管腔狹窄等一系列反應(yīng)。而IL-4 是Th2細(xì)胞分泌的促進(jìn)IgE 合成的最主要細(xì)胞因子,與IgE水平升高呈顯著正先關(guān),可使靜止B 細(xì)胞表達(dá)FcεR,輔助變應(yīng)原特異性B 淋巴細(xì)胞增殖分化,并通過IgE 類別轉(zhuǎn)換等機(jī)制產(chǎn)生變應(yīng)原特異性IgE,還能促進(jìn)巨噬細(xì)胞的增殖分化,同時(shí)也是肥大細(xì)胞生長(zhǎng)因子。過敏性哮喘以自分泌方式促進(jìn)Th2 細(xì)胞分化,抑制Th1 細(xì)胞增殖及其應(yīng)答;增加血管細(xì)胞黏附分子(VCAM)的表達(dá),誘導(dǎo)上皮細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)毒素,促進(jìn)氣道炎性反應(yīng),通過STAT-6 通路促肺成纖維細(xì)胞分化[9];也能增強(qiáng)IL-5 促Eos 分化、向氣道浸潤(rùn),誘導(dǎo)Eos、T 細(xì)胞等在氣道聚集。作為Eos 最重要的活化因子之一的IL-5,對(duì)Eos 在呼吸道的活化、聚集、浸潤(rùn),抑制Eos 凋亡,導(dǎo)致Eos 增多和呼吸道炎性反應(yīng)持續(xù)存在等方面,均起了重要的正向調(diào)控作用;協(xié)同IL-4 促進(jìn)IgE 合成;增強(qiáng)血小板激活因子(PAF)和白三烯B4(LTB4)對(duì)Eos 的趨化作用。因此血清IgE、IL-4 及IL-5 水平檢測(cè)是反映哮喘炎性反應(yīng)程度的敏感、快速的指標(biāo)。
與Ⅰ組相比較,Ⅱ組及Ⅳ組小鼠血清TIgE、IL-4及IL-5 表達(dá)均升高,差異有顯著性(P<0.05),符合過敏性哮喘發(fā)病的特點(diǎn),也符合旋毛蟲感染的特點(diǎn)。Ⅲ組小鼠與Ⅱ組小鼠相比較,TIgE、IL-4 及IL-5 表達(dá)均降低,差異有顯著性(P<0.05),Ⅳ組與Ⅱ組小鼠相比較,TIgE、IL-4 及IL-5 表達(dá)無顯著性差異(P>0.05),提示雖然小鼠感染旋毛蟲與誘發(fā)過敏性哮喘同樣存在IgE 水平升高,Th2 反應(yīng)亢進(jìn)的現(xiàn)象,但旋毛蟲感染對(duì)誘發(fā)哮喘時(shí)TIgE、IL-4 及IL-5 的表達(dá)有抑制作用,此結(jié)果與寄生蟲感染對(duì)過敏有一定的緩解和抑制作用的觀點(diǎn)相符[10,11]。
旋毛蟲感染或其他蠕蟲感染,可誘導(dǎo)宿主的Th2 型免疫應(yīng)答,與過敏性哮喘同樣存在Th2 反應(yīng)偏移的現(xiàn)象,但卻對(duì)哮喘有抑制作用,分析其中的影響機(jī)制之一可能與旋毛蟲感染誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗旋毛蟲特異性IgE 對(duì)變應(yīng)原特異性IgE 有抑制作用等有關(guān)。其次,小鼠感染旋毛蟲的免疫反應(yīng)中還啟動(dòng)了多種細(xì)胞調(diào)節(jié)因子,可能與緩解過敏反應(yīng)有關(guān),IgE水平的下調(diào)也可能與其產(chǎn)生的細(xì)胞因子及其他相關(guān)細(xì)胞因子有關(guān);此外旋毛蟲的可溶性抗原物質(zhì)及宿主產(chǎn)生的刺激分泌物對(duì)免疫系統(tǒng)都可產(chǎn)生相應(yīng)的作用。雖然目前多數(shù)研究支持感染寄生蟲對(duì)過敏反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展有一定的抑制作用,但具體的影響機(jī)制尚未有定論,其具體作用途徑、免疫機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。
[1]Patel S P,Jarvelin M R,Little M P.Systematic review of worldwide variations of the prevalence of wheezing symptoms in children[J].Environ Health,2008,7(10):57.
[2]Flohr C,Tuyen L N,Lewis S,et al.Poor sanitation and helminth infection protect against skin sensitization in Vietnamese children:A cross-sectional study[J].Allergy Clin Immunol,2006,118(6):1305-1311.
[3]Smits H H,Everts B,Hartgers F C,et al.Chronic helminth infections protect against allergic diseases by active regulatory processes[J].Curr Allergy Asthma Rep,2010,10(1):3-12.
[4]Flohr C,Quinnell R J,Britton J.Do helminth parasites protect against atopy and allergic disease[J].Clin Exp Allergy 2009,39(1):20–32.
[5]Smits H H,Hammad H,Nimwegen M,et al.Protective effect of Schistosoma mansoni infection on allergic airway inflammation depends on the intensity and chronicity of infection[J].J Allergy Clin Immunol,2007,120(4):932-940.
[6]Pinelli E,Brandes S,Dormans J,et al.Infection with the roundworm Toxocara canis leads to exacerbation of experimental allergic airway inflammation[J].Clin Exp Allergy,2008,38:649-658.
[7]Cooper P J.Interactions between helminth parasites and allergy[J].Curr Opin Allergy Clin Immunol 2009,9(1):29-37.
[8]王 鵬,黃華瓊,徐衛(wèi)華,等.卵白蛋白致敏時(shí)減毒活菌卡介苗干預(yù)對(duì)哮喘小鼠氣道炎性反應(yīng)的影響[J].武警醫(yī)學(xué),2011,22(7):606-609.
[9]夏 維,李 莉.與過敏性哮喘發(fā)生有關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[J].細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志,2009,25(4):371-373.
[10]Guadalupe I,Mitre E,Benitez S,et al.Evidence for in utero sensitization to Ascaris lumbricoides in newborns of mothers with ascariasis[J].J Infect Dis 2009,199(12):1846–1850.
[11]Djuardi Y,Wibowo H,Supali T,et al.Determinants of the relationship between cytokine production in pregnant women and their infants[J].PLoS One,2009,4(11):e7711.