兩個豚鼠品系速發型哮喘模型中組胺受體的表達及對肺功能的影響

衛　振, 婁繪芳, 吳　凱, 陳雁虹, 謝　敏, 劉迪文, 謝強敏（浙江大學實驗動物中心, 杭州 310058）

兩個豚鼠品系速發型哮喘模型中組胺受體的表達及對肺功能的影響

衛振, 婁繪芳, 吳凱, 陳雁虹, 謝敏, 劉迪文, 謝強敏
（浙江大學實驗動物中心, 杭州 310058）

目的建立Zmu-1：DHP和DHP兩個豚鼠品系的速發型哮喘模型，探討組胺受體1（H1R）和組胺受體2（H2R）在肺組織中的表達及對肺功能的影響。方法兩個豚鼠品系分別設置模型組（MW，MP）和對照組（BW，BP），模型組采用卵清白蛋白（OVA）致敏，對照組使用生理鹽水。第1，14日致敏豚鼠，第28日用OVA霧化激發，記錄0～8 min內動態肺順應性（Cdyn）和氣道阻力 （Raw） 變化。取肺組織樣品，進行H1R和H2R mRNA表達檢測和免疫組織化學分析。結果OVA霧化激發后，Zmu-1：DHP和DHP品系模型組（MW，MP） Cdyn下降，Raw上升，變化幅度先大后小，約3 min 達到最大，而兩品系對照組（BW，BP）變化較小。其中，MW組反應較MP組更敏感。定量PCR分析, MW模型組的H1R, H2R mRNA表達量高于對照組BW（P＜0.05, P＜0.05），肺組織切片HE染色，模型組（MW，MP）肺泡間可見明顯的炎癥細胞浸潤，而對照組（BW，BP）未見。免疫組織化學可見，H1R和H2R主要分布在氣道和血管周圍的平滑肌上。結論速發型哮喘模型，H1R 和H2R主要分布在肺部氣管周圍的平滑肌上，H1R的高表達與哮喘模型的氣道敏感性密切相關。

哮喘； 卵清白蛋白（OVA）； 組胺受體； 肺功能； 豚鼠

哮喘是常見的呼吸系統疾病，患者常表現出氣道狹窄，呼吸受阻的發病癥狀，其本質是在外界因素刺激下，機體表現出的一系列免疫反應［1］。豚鼠常被用來制作哮喘動物模型，用以模擬哮喘病人發病的不同階段［2］。作者在實驗時發現，不同品系豚鼠對組胺刺激的表現存在差異，Zmu-1： DHP品系比DHP豚鼠更敏感。在過敏反應中，組胺可通過與組胺受體（HR）相結合，引起氣管的收縮［3］。分布于肺部氣管的組胺受體有H1R和H2R，H1R被認為與平滑肌的收縮有關，H2R則有舒張作用［4］。本實驗使用Zmu-1：DHP和DHP豚鼠品系制作速發型哮喘模型，檢測肺組織中H1R和H2R的mRNA表達，免疫組織化學分析H1R和H2R在肺組織中的分布情況，以期望了解兩品系H1R，H2R的表達與氣道敏感性的關系。

1　材料與方法

1.1實驗動物

普通級雄性Zmu-1： DHP和DHP豚鼠由浙江大學實驗動物中心提供［SCXK（浙） 2012-0052］, 體質量250～350 g, 共48只, 每個品系設模型組（MW，MP）和對照組（BW，BP），12只/組，飼養于普通級環境［SYXK（浙）2012-0178］。

1.2試劑和儀器

卵清白蛋白（OVA）： 美國Sigma公司, 批號A5253；無水氯化鋁Al（OH）3： 國藥試劑，批號20130609； 氫氧化鈉：國藥試劑，批號20140107； 烏來糖，國藥試劑，批號20130918；定量PCR試劑： Takara公司，批號，AK901、AK4401和AK3101；H1R一抗：Proteintech Group公司， 批號13413-1-AP；H2R一抗，Everest Biotech公司，批號EB06905。Medlab生物信號采集系統，南京美易科技有限公司，型號MedLab-U/4C501H。QPCR儀，Bio-rad公司，CFX-96。

1.3OVA哮喘模型的建立

參考《藥理學實驗指導》［5］, 模型組采用OVA致敏，對照組使用生理鹽水。第1日，模型組左右腹股溝分別肌肉注射0.25 mL，腹腔注射0.5 mL, OVA氫氧化鋁生理鹽水凝膠［含質量分數1%OVA，4%Al（OH）3］。第14日加強致敏，腹腔注射OVA生理鹽水凝膠, 0.5 mL/只。第28日，1%OVA生理鹽水凝膠霧化激發（20 s）后，描計1～8 min肺功能。

1.4肺功能檢測

質量分數15%烏來糖生理鹽水溶液按照1 mL/ 100 g的劑量ip麻醉豚鼠。豚鼠行氣管插管后, 置于容積描記箱內。1% OVA生理鹽水霧化20 s，Medlab生物信號采集處理系統記錄0～8 min內豚鼠的動態肺順應性（Cdyn） 和氣道阻力（Raw）。肺功能改變用Cdyn下降百分率和Raw值增加百分率計算。計算公式如下：

1.5解剖與取材

豚鼠股動脈放血處死，取左側第一葉肺，剪取2份，用于mRNA檢測；剪取左側第二葉肺，質量分數4%中性甲醛固定，用于HE染色和免疫組織化學觀察。

1.6QPCR檢測

參照Taka ra產品說明書，提取總RN A， nanodrop檢測RNA質量（吸光度比值A260/A280在1.8～2.0）和濃度, 調整到同一濃度, 反轉錄為cDNA,使用Takara SYBR配制反應體系, 上機。引物序列如下, GAPDH, F： 5-ATCACTGCCACCCAGAAGAC-3；

R： 5-TCCACAACCGACACATTAGG-3

H1R, F： 5-CCCAACACCTCGTGGACAT-3；

R： 5-TCACAGCACCTGCCATCTC-3

H2R T： 5-TCAAGATCGCTCGGGAACA-3

R： 5-TCAGCCCACGGTAAACAAA-3。

1.7統計方法

采用SPSS16.0進行數據分析，多因素方差分析使用Univariate程序，組間多重比較使用Post Hoc程序，P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1豚鼠OVA霧化后豚鼠Cdyn和Raw的變化

1%OVA生理鹽水霧化激發（20 s）后，模型組（MW，MP）Cdyn下降幅度先高后低, 在3 min達到最大； 而對照組（BP, BW）變化幅度較小。在1 min、2 min、3 min，模型組（MP, MW） Cdyn下降幅度都顯著高于對照組（BP，BW）（P＜0.01）。在1～6 min, Zmu-1： DHP品系模型組Cdyn變化幅度高于DHP品系，但都未達到顯著水平（表1）。

表1　OVA霧化后豚鼠Cdyn變化

1%OVA生理鹽水霧化20 s后，模型組（MW，MP） Raw增加幅度先高后低, 在3 min達到最大； 而對照組（BP, BW）變化幅度較小。在1～6 min，模型組（MP, MW） Raw改變幅度高于對照組（BP，BW）, 但都未達到顯著水平（表2）。

2.2豚鼠肺組織中H1R、H2R的mRNA表達檢測

隨著OVA刺激, 兩品系哮喘模型（MP，MW）的H1R, H2R表達量均增加。模型組MW的H1R和H2R mRNA表達量高于對照組BW（P＜0.05, P＜0.05）,模型組MP的H1R和H2R RNA表達量高于對照組BP（P=0.056, P＜0.05）。在模型組和對照組, Zmu-1∶DHP品系的H1R，H2R基因表達量均高于DHP品系，但未達到顯著水平（表3）。

表2　OVA霧化后豚鼠Raw變化

表3　豚鼠肺組織H1R和H2R的mRNA相對表達量

2.3豚鼠肺組織病理切片和組織化學分析

HE染色病理切片分析，模型組（MW, MP），肺泡可見有明顯的炎性細胞浸潤，而對照組（BW，BP）很少（圖1）。免疫組織化學可見，H1R和H2R主要分布在肺組織氣道和血管周圍的平滑肌上，H1R的表達多于H2R（圖2和圖3）。

圖1　豚鼠肺組織病理學觀察

3　討論

3.1激發實驗豚鼠肺功能的變化

圖2　豚鼠肺組織H1R免疫組織化學

圖3　豚鼠肺組織H2R免疫組織化學

本實驗激發檢測時， Zmu-1∶DHP和DHP兩個豚鼠品系，模型組對刺激反應敏感，表現為Cdyn先下降后恢復，Raw先增加后恢復, 其中, Zmu-1∶DHP品系比DHP品系改變幅度更大，體現出該品系在速發型哮喘模型激發實驗中更容易模擬出氣道敏感的性狀。本實驗模型組在3 min時Cdyn 和Raw出現最大改變，Xie等［6］在豚鼠的藥物實驗時顯示，致敏豚鼠激發后在4 min時Cdyn 和Raw的改變達到最大，藥理學指南［5］指出豚鼠速發型哮喘模型激發實驗Cdyn 和Raw最大改變常在3～5 min出現。衛振等［7］在體外氣管條檢測不同豚鼠品系對組胺的敏感性，當組胺濃度為10-5mol/L和10-4mol/L時, Zmu-1∶DHP品系豚鼠氣管條的收縮率顯著高于DHP品系（P＜0.01～0.05），從離體角度驗證了Zmu-1∶DHP和DHP品系對外界刺激反應敏感性的差異。

3.2H1R和H2R的組織分布和表達

本實驗定量PCR檢測，Zmu-1∶DHP和DHP兩個品系，模型組肺組織中H1R的mRNA相對表達量比對照組增加明顯，揭示哮喘模型組H1R的表達量增加。兩個品系模型組H2R的mRNA表達量都顯著升高（P＜0.05，P＜0.05），揭示模型組H2R的表達上升。

分布于肺部氣管的組胺受體主要有H1R和H2R，H1R被認為與平滑肌的收縮有關［3］，在氣道反應中起主導作用，H2R則有一定的舒張作用［4］。本實驗中，模型組肺組織中H1R表達量上升，與模型氣道反應敏感的實驗結果一致。模型組肺組織中H2R表達量上升，但仍然不能夠改變本實驗中模型組氣道反應敏感的表現。免疫組織化學分析表明，H1R和H2R主要分布在肺部氣管和血管的平滑肌上，H1R的表達量明顯多于H2R，外界刺激可能通過H1R和H2R作用于模型組支氣管，從而引起肺功能的改變。

哮喘的本質是炎癥反應, 在反應的早發相階段,肥大細胞和嗜堿粒細胞釋放出組胺，類胰蛋白酶等介質［8］。組胺可以與分布于肺部支氣管的H1R和H2R結合發揮作用。H1R和H2R通過G蛋白偶聯傳遞胞外信號到胞內，H1R可以促進核因子-κB （NF-κB）信號分子的表達，促進炎癥反應［9］，H1R基因敲除小鼠氣道炎癥反應明顯減弱［10］。有學者認為在不同的細胞發展階段或者生理狀態HR的水平可能不同［11］。本實驗中，速發型哮喘模型組的H1R和H2R的表達都出現了明顯的增加。模型組中，Zmu-1∶DHP品系H1R的表達量略高于DHP品系（P＞0.05），可能是Zmu-1∶DHP品系激發試驗時氣道更加敏感的重要原因。

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Histamine Receptor Expression and Their Effect on Pulmonary Function in Immediate Asthma Model of Two Guinea Pig Strains

WEI Zhen, LOU Hui-fang, WU Kai, CHEN Yan-hong, XIE Min, LIU Di-wen, XIE Qiang-min
（Laboratory Animal Center of ZheJiang University， HangZhou 310058， China）

ObjectiveTo establish immediate asthma model in two strains of guinea pigs （Zmu-1∶DHP and DHP） with ovalbumin （OVA）, and find out histamine receptor （H1R, H2R） gene expression difference and their effect on pulmonary function. MethodsTwo strains of Zmu-1∶DHP and DHP guinea pigs were divided into two model groups （MW and MP） and two control groups （BW and BP）respectively. Guinea pigs of model groups were sensitized with OVA, as control groups were treated with normal saline. on the first and 14th day, each guinea pig of model groups were given OVA. On the 28th day,dynamic lung compliance （Cdyn） and airwayresistance （Raw） of every guinea pig were recorded from 0 to 8 minutes after exposure to OVA. Then guinea pigs were sacrificed, lung tissue were examined by H1R, H2R mRNA expression test and immuohistochemistry （IHC） analysis. ResultsAfter exposure to OVA, guinea pigs of Zmu-1∶DHP and DHP model groups （MW and MP） had lower Cdynand higher Raw changes than control groups （BW and BP） from 0 to 8 minutes and with the maximum Cdyn and Raw change at third minute. Group BW had more sensitive reaction than Group BP. QPCR analysis revealed, group MW had higher mRNA expression of H1R and H2R than group BW （P＜0.05）. Obvious inflammatory cell infiltration of lung tissues were observed by HE staining in model groups （MW and MP）, but didn’t in control groups （BW and BP）. By IHC, the H1R and H2R expression were observed in smooth muscle of bronchus and vessel. ConclusionIn immediate asthma model, H1R and H2R express mainly in smooth muscle of bronchus, its sensitive may have high relation to expression of H1R.

Asthma； Ovalbumin （OVA）； Histamine receptor； Pulmonary function； Guinea pig

Q95-33

A

1674-5817（2016）02-0101-06

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.02.004

2015-12-08

浙江省公益性技術應用研究計劃（2012C37085）

衛振（1982-）, 男, 碩士。研究方向, 實驗動物模型與動物實驗。E-mail：mudi001@126.com

劉迪文, 研究員。研究方向, 實驗動物學。E-mail： liudiwen2004@163.com