1、八種品系小鼠體內(nèi)對脂多糖誘導(dǎo)急性肺損傷的差異摘要：臨床和實驗證據(jù)表明，遺傳變異可能在急性肺損傷(ALI）的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。脂多糖（LPS）誘導(dǎo)肺急性損傷的模型已經(jīng)在病理生理學(xué)和藥理學(xué)的研究上廣泛運用。為了了解急性肺損傷反應(yīng)在小鼠品系之間的變化并得到本研究的最佳實驗品系，現(xiàn)實驗在C57BL/6J, Balb/cJ、DBA/1J、CD-1、NMRI、DBA/2J、A/J 和 C3H/HeN八種不同小鼠體內(nèi)用LPS進(jìn)行體內(nèi)呼吸系統(tǒng)激發(fā)反應(yīng)，并研究其各自體內(nèi)急性肺過度膨脹的改變，炎癥以及損傷程度。我們發(fā)現(xiàn)，LPS誘導(dǎo)ALI產(chǎn)生的差異隨著測量因素、測量時間和品系不同而呈現(xiàn)不同的結(jié)果。在4小時的實驗

2、條件下，小鼠的LPS誘導(dǎo)急性肺損傷、炎癥反應(yīng)和水腫程度的總體水平按次序依次是CD-1, A/J、Balb/c、DBA/2J、C57BL/6J、DBA/1J、NMRI和C3H/HeN ，而在24小時之后，總體水平排序為CD-1、C57BL/6J、Balb/c、C3H/HeN、NMRI、A/J、DBA/2J和DBA/1。 因此，這些數(shù)據(jù)為理解發(fā)病的遺傳變異和篩選靶向藥物而選擇敏感系老鼠和抗性老鼠提供有用的信息。1. 引言ALI是一種急性彌漫性肺部發(fā)炎的現(xiàn)象，伴有肺的功能和結(jié)構(gòu)的改變，其患病者在重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）內(nèi)的死亡率超過60%。ALI和急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）可能是原始的損傷導(dǎo)致肺外多

3、器官功能障礙引起的。ALI和ARDS在多器官功能障礙綜合征的形成器官功能障礙過程中一直被認(rèn)為是第一次出現(xiàn)的形式。急性炎癥反應(yīng)和血管滲漏是ALI 和ARDS的關(guān)鍵特征，包括炎癥介質(zhì)（如細(xì)胞因子，趨化因子，可用自由基和蛋白酶等）。LPS誘導(dǎo)的局部暴露誘導(dǎo)的ALI表現(xiàn)在中性粒細(xì)胞水平、蛋白質(zhì)含量增加、肺灌洗液中細(xì)胞因子和趨化因子表達(dá)量等方面，這些與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。相關(guān)結(jié)果表明ALI的發(fā)病率與所遭受疾病的類型和個體易受感染程度有關(guān)。遺傳背景對于肺部炎癥易受感染的作用已經(jīng)通過候選基因進(jìn)行確認(rèn)和鑒定證明。遺傳易感性在人體和動物內(nèi)誘導(dǎo)和產(chǎn)生肺損傷中都發(fā)展發(fā)揮了重要作用。例如，C57BL/6J（B6）系的

4、小鼠是一類探討急性和慢性炎癥易感性、感染和癌變的實驗小鼠，相對于C3H/HeJ(C3)系的小鼠表現(xiàn)得更敏感。本研究的目的是通過在C57BL/6J, Balb/cJ、DBA/1J、CD-1、NMRI、DBA/2J、A/J 和 C3H/HeN八種不同小鼠體內(nèi)進(jìn)行LPS誘導(dǎo)探究不同的遺傳背景動物的對于急性肺反應(yīng)的差異性和刪選出適合做ALI系列實驗的適合的小鼠系。3. 實驗結(jié)果實驗4小時之后，與對照組相比，DBA/1J系小鼠的體重在LPS的誘導(dǎo)下明顯出現(xiàn)下降的趨勢，而 CD1 系小鼠的體重明顯上升。實驗24小時之后，與對照組相比，除 DBA/2J系小鼠外，其余7系小鼠體重均明顯上升。4小時實驗之后，體

5、重下降程度最大的三種小鼠分別是 CD-1、DBA/1J和DBA/2J，而在24小時分別是 A/J、CD-1和NMRA 這三種。在LPS刺激4小時后，相比于對照組，C57BL/6J和CD-1這兩種小鼠的ELGV明顯上升，而在24小時后檢測發(fā)現(xiàn)在 C57BL/6J、Balb/cJ、CD-1和NMRI這三種小鼠體內(nèi)ELGV都明顯上升。但DBA/2J和A/J相較于對照組在進(jìn)行LPS刺激之后，ELGV出現(xiàn)下降的趨勢。4小時和24小時實驗ELGV發(fā)生改變的鼠系主要分別是C56BL/6J、CD-1、DBA/2J和 C57BL/6J、Balb/c、CD-1。 C57BL/6J、Balb/c、CD-1和DBA/

6、2J這四種小鼠的肺重相對于對照組在4小時實驗之后有所上升，而在24小時實驗條件下，所有品系小鼠的肺重均上升。4小時變化最明顯的是Balb/c、C57BL/6J和DBA/2J，24小時變化最明顯的是 NMRI、Balb/c和CD-1。在LPS誘導(dǎo)條件下，肺比重在4小時上升的為 DBA/2J、A/J和NMRI品系老鼠，下降的為C57BL/6J系小鼠，而在24小時，所有小鼠肺比重都無明顯變化。 CD-1、DBA/2J和C3H/HeN 三組小鼠支氣管內(nèi)的白細(xì)胞總量在4小時條件下明顯增多，最明顯的三組為 A/J、CD-1和C3H/HeN，在24小時條件下所有組白細(xì)胞數(shù)量都增多，最明顯的三組為C3H/He

7、N、CD-1和C57BL/6J。小鼠中性粒細(xì)胞在LPS處理4小時和24小時條件下較對照組都有增多，4小時較明顯組為Balb/c、A/J和DBA/1J，24小時較明顯組為CD-1、NMRI和C3H/HeN。而將4小時和24小時相比較，發(fā)現(xiàn)LPS誘導(dǎo)24小時之后，小鼠體內(nèi)中性粒細(xì)胞數(shù)明顯多于4小時誘導(dǎo)組的小鼠。 C57BL/6、Balb/c和NMRI三組小鼠支氣管內(nèi)的巨噬細(xì)胞數(shù)量在4小時和24小時誘導(dǎo)后都減少，而在 CD-1 組小鼠體內(nèi)巨噬細(xì)胞數(shù)增多。在表1和表2中顯示出了各組小鼠的 ELGV基因表達(dá)水平、體重、白細(xì)胞總量、支氣管中巨噬細(xì)胞總量的差異，用一般變數(shù)（GAS)B表示。結(jié)果顯示，對小鼠進(jìn)

8、行LPS4小時的誘導(dǎo)對其的肺損傷程度嚴(yán)重情況按次序為CD-1 (GAS = 24)、A/J (GAS = 24)、Balb/c (GAS = 21)、DBA/2J (GAS = 21)、C57BL/6J (GAS = 18)、DBA/1J(GAS = 14)、NMRI (GAS = 13)和C3H/HeN (GAS = 10)，在24小時條件下按次序為CD-1 (GAS = 27)、C57BL/6J (GAS = 23)、Balb/c (GAS = 19)、C3H/HeN (GAS = 19)、NMRI (GAS = 18)、A/J (GAS = 17), DBA/2J、(GAS = 14)和

9、DBA/1 (GAS = 7)。4. 討論臨床和實驗研究表明，急性肺部炎癥、功能障礙和損傷的發(fā)展在不同人種和鼠系中表現(xiàn)得不同。這表明，易感性的遺傳很有可能是ALI發(fā)病的一個關(guān)鍵原因。ALI所引起的肺部炎癥是由白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤到肺所驅(qū)動的。以往的研究中已經(jīng)表明，急性肺白細(xì)胞/嗜中性粒細(xì)胞浸潤、組織水腫、惡性通貨膨脹會在LPS劑量依賴性和時間相關(guān)性的模式下發(fā)生。LPS由炎癥引起的肺過度膨脹的差異表明，肺部炎癥的形成可能與急性肺損傷有關(guān)，而不與肺膨脹過度有關(guān)。對七株小鼠（A / J、AKR，C3H/HeN、C57BL/6J、CBA、DBA / 2、FVB / N和特殊的F1雜交小鼠）吸入刺激物

10、控制的易感基因研究表明，A / J小鼠品系是敏感的，C3H/He處于中間，而可耐硫酸鎳的C57BL/6 系小鼠，在其體內(nèi)誘導(dǎo)了急性肺損傷。為了研究應(yīng)變對ALI的遺傳易感性的影響，在BALBC，DBA/2J，A / J和C57BL/6J系的小鼠氣管內(nèi)進(jìn)行rso160401油刺激后，出現(xiàn)了一種品系應(yīng)變依賴的急性反應(yīng)。目前的研究比較了LPS誘導(dǎo)的ALI在八種品系老鼠體內(nèi)的差異，而因為LPS 的局部給藥已經(jīng)不僅被用來誘導(dǎo)急性肺損傷從而模擬ARDS，而且被用來誘導(dǎo)慢性肺部炎癥從而模擬在人類內(nèi)的慢性阻塞性呼吸道疾病。雖然關(guān)于品系之間的遺傳差異尚未得到完全的研究，但這些數(shù)據(jù)將為研究人員選擇正確的小鼠品系的研

11、究提供可靠的依據(jù)。LPS的全身反應(yīng)可能與LPS注射的位置、頻率和持續(xù)時間相關(guān)，如下丘腦-垂體-腎上腺反應(yīng)中的細(xì)胞因子的產(chǎn)生和激素的釋放都與其相關(guān)。我們的研究結(jié)果表明，DBA/1J系小鼠的體重在4小時LPS誘導(dǎo)之后顯著下降，這與以前在大鼠或小鼠體內(nèi)LPS刺激后的研究結(jié)果相類似。這種效應(yīng)可能與下丘腦垂體腎上腺軸反應(yīng)急性衰退有關(guān)，從而增加促腎上腺皮質(zhì)激素、皮質(zhì)酮、垂體激素、腫瘤壞死因子- ，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子的血漿水平，影響驚嚇反射和運動能力。然而，在小鼠氣管內(nèi)進(jìn)行LPS刺激實驗時，我們還發(fā)現(xiàn)CD-1小鼠的體重在4和24 h刺激后顯著增加，但是具體的機制還不是很明確。對于極性反應(yīng)在不同品系小鼠

12、品系對于ALI的差異已經(jīng)經(jīng)研究和相比較。例如，敏感的C57BL/6J系小鼠和抗性BALBc系小鼠對博來霉素的抗性是由監(jiān)測乳酸脫氫酶釋放量和核聚合酶活性來衡量的。敏感的C57BL/6J系小鼠和抗性的C3H/HeJ系小鼠的抗氧毒性通過表達(dá)的基因編碼金屬硫蛋白和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑的增加來鑒定。敏感的C57BL6J系小鼠和抗性的 129X1/SvJ系小鼠通過遺傳的復(fù)雜性來表示。通過BAL液中的中性粒細(xì)胞浸潤程度來測定敏感的C3H/HeN小鼠和抗性C3H/HeJ系小鼠對LPS應(yīng)答反應(yīng)。敏感的A / J系小鼠和抗性的C57BL/6J系小鼠耐臭氧程度是由遺傳決定因素來確定的。敏感的A / J系小鼠和抗

13、性的C57BL/6J系小鼠對硫酸鎳、聚四氟乙烯或臭氧的抗性通過肺部的病理狀況來測定。本研究通過改變每個變量和研究四個變量的總和進(jìn)一步探討對LPS刺激產(chǎn)生的肺部易感性在八種品系小鼠之間的差異。我們的數(shù)據(jù)表明，對于ALI的易感性是與對疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物量和持續(xù)時間相關(guān)的。八種品系小鼠肺惡性通貨膨脹在4 h誘導(dǎo)條件下的敏感性依次為 C57BL/6J,CD-1, DBA/2J, A/J, Balb/c, NMRI, DBA/1J和C3H/HeN，在24小時依此為BALBC，CD-1，DBA/2J，NMRI，A / J，C3H/HeN和DBA / 1J 。而在LPS刺激4小時和24小時后，支氣管肺泡灌

14、洗液中的白細(xì)胞浸潤情況按次序分別為A / J，CD-1，C3H/HeN，DBA/2J，DBA/1J，NMRI，C57BL/6J，BALB / C和C3H/HeN，CD 1，C57BL6J，A / J，DBA/2J，BALBC，DBA / 1J，NMRI。由于我們的一般變分包含了白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞兩者的數(shù)目，因此它強調(diào)了炎性細(xì)胞浸潤的程度。這也可以通過之前的發(fā)現(xiàn)證明，支氣管肺泡灌洗液的蛋白質(zhì)測定中C57BL6J小鼠表現(xiàn)敏感，而A / J小鼠出現(xiàn)抗性，支氣管肺泡灌洗液中中性粒細(xì)胞測定中A / J小鼠表現(xiàn)敏感，C3H/HeN小鼠表現(xiàn)耐藥，在ALI測量中A / J小鼠表現(xiàn)敏感，C57BL/6J小鼠表現(xiàn)

15、抗性。這些表明小鼠品系內(nèi)中性粒細(xì)胞和蛋白質(zhì)含量之間的相關(guān)性較差。小鼠品系的炎癥反應(yīng)的差異也可以通過不同的細(xì)胞因的產(chǎn)生量來衡量，如白細(xì)胞介素IL-1，IL-6，IL-10，IL-12，IL-13，腫瘤壞死因子,趨化因子（如如角質(zhì)細(xì)胞衍生趨化因子，巨噬細(xì)胞炎性蛋白-2，巨噬細(xì)胞趨化蛋白MCP-1和MCP-5），支氣管肺泡灌洗液的血管內(nèi)皮生長因子和瘦素等（尚未得到數(shù)據(jù)論證）。肺過度充氣已經(jīng)被證實可以作為ALI以及由于支氣管收縮或慢性肺部疾病引起的哮喘的病理生理特征之一。目前的研究表明，在4小時LPS誘導(dǎo)肺過度充氣可能由于神經(jīng)元相關(guān)聯(lián)的支氣管收縮，導(dǎo)致氣道狹窄引起氣道組織水腫，在24小時LPS誘導(dǎo)產(chǎn)生

16、炎癥。這一假說與最近的研究結(jié)果相符，即在急性肺損傷或炎癥過程中肺感受受體被激活引發(fā)肺反射。雖然對于肺過度充氣的敏感性根據(jù)品系和持續(xù)時間不同而表現(xiàn)得有所差異，C57BL / 6J和CD-1系小鼠更敏感，DBA/1J和C3H / HeN系小鼠更具抗力。肺水腫已被認(rèn)為是在ALI過程中最早的病理變化之一。內(nèi)皮屏障的完整性被破壞、通透性增加，淋巴流動性受到損害而引起的肺水腫加劇了急性呼吸窘迫綜合征過程中的肺功能障礙。LPS似乎可以從劑量和時間模式上加劇急性肺水腫。本研究發(fā)現(xiàn)對于肺水腫4小時誘導(dǎo)的Balb / c和C57BL/ 6J系小鼠以及24小時誘導(dǎo)的NMRI系小鼠更敏感，而C3H / HeN系和DB

17、A/1J系小鼠中更具抗性。我們還發(fā)現(xiàn)，小鼠對于白細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞的易感性受浸潤的時間影響。結(jié)果顯示C56BL/ 6J系小鼠在24小時更敏感，而CD-1系小鼠在4和24小時都很敏感。此外還需要進(jìn)一步的研究來探索這些差異存在的遺傳機制。通過比較這些動物的遺傳差異探索遺傳機制，并確定小鼠的基因被編碼決定易感的基因，這些將更為重要?？傊?，目前的研究表明了8種品系小鼠經(jīng)LPS誘導(dǎo)后對肺部炎癥和急性肺損傷的的易感程度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對氣管內(nèi)LPS誘導(dǎo)的易感性隨著測量變量、持續(xù)時間和小鼠品系的變化而呈現(xiàn)不同的結(jié)果LPS誘導(dǎo)4小時對ALI的易感性程度按順序分別是CD-1,A/J, Balb/c, DBA/2J, C57BL/6J, DBA/1J, NMRI 和C3H