摘要
慢性阻塞性肺疾病(COPD)中肺动脉高压(PH)形成的机制仍是研究的对象。吸烟(CS)可能导致肺内血管的重建和血管功能的动态变化,至少对一些吸烟者是这样。蛋白酶在PH中的作用最近被提出。
在吸烟小鼠中,我们研究了蛋白酶激活受体(PAR)-2在肺气肿相关的PH发病机制中的作用。
我们证明CS暴露可以调节小鼠肺中PAR-2的表达。野生型(WT)和过表达PAR-2 (FVB)的转基因小鼠可诱发急性CS暴露PAR−2-TgN在支气管肺泡灌洗液中也有相似程度的中性粒细胞流入。慢性CS暴露后WT和FVBPAR−2-TgN小鼠显示肺气肿,但只转基因小鼠发展小肺内血管肌型的先于PH值(约45%的增长)和右心室肥厚的发展。吸烟在FVBPAR−2-TgN小鼠血管收缩剂(特别是内皮素-1)和血管舒张剂(即血管内皮生长因子,内皮型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶)和增强的生长因子的生产涉及无论是在成纤维细胞的平滑肌细胞的事务(即血小板源生长因子(PDGF)和转化生长因子β)和血管细胞增殖(PDGF)。
PAR-2信号会影响生产和释放的因素有很多,可以在PH的吸烟者的发展中发挥作用。
慢性阻塞性肺疾病(COPD)的发展最重要的危险因素是吸烟(CS)1,2。香烟烟雾吸入引起的巨噬细胞,中性粒细胞和CD8 +细胞的慢性肺部炎性浸润持久存储戒烟后长3。在易感人群中,这最终会导致肺气肿,其特征是肺部终末空气空间的不可逆破坏和扩张,呼吸衰竭导致的慢性残疾和过早死亡。慢性阻塞性肺病的一个公认的并发症是肺动脉高压(PH)的发展。它的存在与更短的存活率和较差的临床演变相关4。
炎症在慢性阻塞性肺病的病理生理中起着关键作用,因为它与氧化剂负担的增加和蛋白酶的异常分泌/激活有关,而蛋白酶的异常分泌/激活可能导致间质基质的蛋白水解分解5克ydF4y2Ba。这些属于丝氨酸组的蛋白酶中的一些也可能代表信号分子,这些信号分子可以通过分裂称为蛋白酶激活受体(par)的特定细胞表面受体来激活细胞,par是一个由四个g蛋白偶联受体组成的家族。
在发现第一个PAR后,凝血酶受体PAR-1,其他3个受体已被识别:PAR-2、PAR-3和PAR-46克ydF4y2Ba。在至今所确定的四个成员,PAR-1和PAR-2是最充分表征。PAR-1在人类血小板和血管内皮细胞中表达。PAR-2分布很广,在血管内皮细胞,成纤维细胞,平滑肌细胞,支气管内皮,中性粒细胞,嗜酸性粒细胞,感觉神经元和胃肠道的细胞中发现7,8。
近年来的研究表明,PAR-2是炎症过程中不可或缺的组成部分,值得注意的是,其在人内皮细胞中的表达被细胞因子上调。PAR-2在多个系统细胞间的扩散分布提示其在局部和全身炎症中的潜在作用9。尽管一般认为PAR-2的激活是促炎的,但其在肺中的作用是有争议的,因为有证据表明其同时具有促炎和抗炎活性8。
在心血管系统,PAR-2可以,因为它是在两个血管内皮细胞表达发挥血管张力和血压的调节作用和平滑肌细胞10。由凝血酶激活(即组织因子VIIa/ Xa复合物)、肥大细胞胰蛋白酶、上皮蛋白酶(如。par2可能是慢性肺部炎症与慢性阻塞性肺病血管病变发展之间的潜在联系8,11。
小鼠的慢性暴露于香烟烟雾导致肺部炎症和肺气肿,至少部分地模仿肺改变在人观察到COPD3,12-14。在本研究中,我们发现了par2在转基因小鼠(FVB)中的过表达PAR−2-TgN),结果肺气肿和一个明显的血管重构的小肺内血管对CS治疗的反应。血管改变先于PH和右心室肥厚(RVH)的发展。细胞因子、生长因子和血管张力调节因子的一系列基因表达的改变是平滑肌细胞增加的特征。
材料和方法
扩展的材料和方法部分是在网上补充材料提供。
所有动物实验均按照《动物与人类研究指导原则》进行,并经意大利锡耶纳市锡耶纳大学地方伦理委员会批准。
实验动物
转基因小鼠过表达PAR-2 (FVB)PAR−2-TgN)通过罗氏Bioscience公司(帕洛阿尔托,CA,USA)提供。这些小鼠的产生前面已经描述15。野生型(WT) FVB/N小鼠购自Charles River Italia (Calco, Italy)。
实验设计
通过比较在FVB中得到的反应,检测了PAR-2对cs诱导的肺部变化的贡献PAR−2-TgN和野生型小鼠。检查四组小鼠:FVBPAR−2-TgN小白鼠暴露于室内空气或每天3支香烟的烟雾中-15天·周-11,2,4和7个月。在初步实验中,我们评估了因发生5支香烟曝光·天炎症的急性烟模型PAR-2的潜在作用-1连续3天。烟雾暴露的方法之前已详细说明16。
形态和形态
在长期暴露于室内空气或CS后2、4和7个月,每组12只动物在戊巴比妥钠麻醉下处死,取肺进行肺气肿形态学和形态学评估。在CS暴露后4和7个月测量右心室收缩压(P房车,年代),并对裂谷热进行评估。
免疫组织化学分析
中小血管肌型的程度为α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)免疫组织化学染色后确定。
来自小鼠的组织切片暴露于室内空气或CS 2,4和7个月时也染色转化生长因子(TGF)-β,血小板衍生的生长因子(PDGF)-β,血管内皮生长因子(VEGF)-A内皮素(ET)-1,内皮型一氧化氮合酶(eNOS),诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和缺氧诱导因子1(HIF-1)-α蛋白。从两种基因型小鼠一些组织切片,以便也染色PAR-2看受体是否CS曝光修改的表达。
蛋白质和RNA分析
在暴露于室内空气或CS 1个月后,从八只小鼠的每个组的肺通过实时RT-PCR为α-SMA,TGFB1,PDGFB,ET-1,VEGF-A,eNOS的,iNOS和HIF-分析1-α和18S rRNA基因。
在暴露于室内空气或CS之后4和7个月,八只小鼠的每个组的肺通过western印迹对eNOS的,磷酸化eNOS和VEGF进行分析。
血浆ET-1试验已于另外八个FVB进行PAR−2-TgN8只WT小鼠暴露于室内空气或慢性CS 4个月和7个月。
增殖和凋亡指数
在CS暴露后1个月,肺小血管发生凋亡或增殖的SM细胞通过终端脱氧核苷酸基转移酶介导的dUTP缺口末端标记(TUNEL)测定或通过与分别增殖细胞核抗原(PCNA),免疫染色评估。
以上方法详见网上补充资料。
统计分析
数据表示为平均值±SD。差异的显著性采用单因素方差分析。p值<0.05被认为是显著的。
结果
在FVB小鼠中,PAR-2的高表达并没有改变支气管肺泡灌洗液细胞对急性香烟烟雾的反应
在初步实验中,我们评估了PAR-2在CS暴露(每天5支香烟)引起的急性炎症烟雾模型中的潜在作用-1连续3天)。CS暴露导致两种基因型吸烟动物中性粒细胞显著增加;然而,我们没有观察到吸烟的WT和FVB在支气管肺泡灌洗液(BALF)细胞计数上的显著差异PAR−2-TgN老鼠 (表1在网上补充材料)。
吸烟小鼠中PAR-2的表达
PAR-2的表达增加在CS暴露后1个月开始WT FVB小鼠的肺中发现(图1在网上补充材料)。
![图1-](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/37/4/823/F1.medium.gif)
从的肺组织切片)FVBPAR−2-TgN和c)野生型(WT)空气对照小鼠显示正常的外观。B的肺)FVBPAR−2-TgN和d)7个月香烟烟雾暴露后WT显示肺气肿的重点领域。苏木和HE染色。比例尺:120微米。
香烟烟雾引起肺气肿,WT和FVBPAR−2-TgN老鼠
FVB的肺PAR−2-TgN暴露于空气中的WT小鼠显示出固定良好的正常软组织和正常气道(无花果。1A和c). 7个月后,暴露于CS的肺,FVBPAR−2-TgN和WT小鼠显示肺气肿的相似程度通过形态学所评估(无花果。1B和形态测量学(表1)。
吸烟使血管重构,肺动脉高压和右心室肥厚仅在FVBPAR−2-TgN老鼠
FVBPAR−2-TgN小鼠暴露于CS后出现明显的肺血管重构。血管的变化先于PH和RVH的发展。
值P房车,年代FVB的PAR−2-TgN并在4 7个月获得的WT小鼠被示出CS和空气暴露后表1。P房车,年代7个月时在吸烟FVB被显著上升PAR−2-TgN小鼠(+ 45%)相对于对照小鼠。没有变化P房车,年代吸烟和空气控制之间观察到FVBPAR−2-TgN4个月大的小鼠和4个月和7个月大的吸烟和空气控制的WT小鼠。
转基因小鼠的PH值伴随着RVH的存在,这从CS暴露后7个月RV/LV+S体重比值的显著增加可以看出(表1)。RV/LV+S体重在吸烟和暴露于空气中的FVB之间无差异PAR−2-TgN小鼠4个月,以及在4和7个月内戒烟和空气控制WT小鼠之间。
吸烟性FVB患者发生RVH和PH时,肺内小血管平滑肌细胞增加,这是一种显著的血管重构PAR−2-TgN老鼠。
丛状血管瘤样或病变,这通常在人出现在特发性PH,在吸烟FVB中未观察到PAR−2-TgN小鼠在我们的实验条件下。
吸烟FVBPAR−2-TgN与空气控制小鼠相比,小鼠肺小血管的肌肉化明显增加(图2)。2个月后,两种菌株暴露在空气中的对照组中,<15%的小血管被肌肉化(WT为12±2)与在FVB 11±3PAR−2-TgN小鼠,n = 12) (图2一个)。在4和7个月的两种基因型的暴露于空气的基团,获得类似的值。在CS暴露后2,4,7个月,14±4%,15±3%和15根±4%的小的WT小鼠的肺血管,和49±5%,51±7%和小52±5%FVB的船只PAR−2-TgN分别对小鼠进行肌肉化(p<0.01为肌肉化血管的基因型差异)。
在野生型小(≤80微米)肌型船只(WT)和FVBPAR−2-TgN老鼠暴露于香烟烟雾或空气后。a)在指定时间点显示任何程度肌肉化的小肺血管的百分比。b)暴露于香烟烟雾7个月后非肌肉血管(NM)、部分肌肉血管(PM)和全肌肉血管(M)的百分比。*:p≤0.01与空气对照组。代表免疫组织化学染色对α-smooth肌肉肌动蛋白(SMA) c)的肺实质WT FVB和d)PAR−2-TgN小鼠CS暴露后7个月。用抗α-SMA抗体的免疫染色显示了α-SMA阳性的层的过度增厚FVB小肺内血管PAR−2-TgN小鼠(插图为f)。e)报道了在CS暴露7个月后WT小鼠的小肺血管作为对照。酒吧规模:150μm。
所示图2 b,7个月的基因型之间的小肺血管肌型的差异可以通过增加两个部分充分muscularised船只的百分比来解释。与此相反,直径为81-150微米的最介质容器都充分muscularised在WT(87±5%与在FVB 90±6%PAR−2-TgN老鼠;P = NS)。在CS暴露后两个小鼠品系中观察到muscularised介质的血管的百分比没有增加(数据未显示)。
7个月时,小烟FVB的肺血管PAR−2-TgN小鼠也显示完全muscularised SM壁增厚通过百分比容器壁的厚度(%VWT)与它们暴露于空气的对照组(29.1±4.0相比的增加所证明与19.2±3.1;p> 0.05)。吸烟的WT小鼠与暴露在空气中的对照组相比,VWT %未见明显增加(19.0±2.9)与18.1±2.1)。
图2 c免疫组织化学和d说明代表图像两基因型在肺血管α-SMA CS曝光后7个月。
血管重塑吸烟FVBPAR−2-TgN小鼠未链接到HIF-1超表达
最近已经报道,缺氧诱导因子1(HIF-1)-α可以促进血管平滑肌细胞的增殖反应17,18。在我们的实验条件下,我们只在CS暴露7个月后,当血管重构已经明显(图3)。该因子在两种基因型的小(箭头)和中(箭头)肺血管上都有明显的阳性反应。
![图3-](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/37/4/823/F3.medium.gif)
代表免疫组织化学反应对低氧诱导因子1-α小(箭头),中等(箭头)从FVB肺血管PAR−2-TgN和野生型(WT)小鼠。a)空气控制FVBPAR−2-TgN老鼠;b和c)FVBPAR−2-TgN小鼠暴露于香烟烟雾(CS) 7个月后;d)空气控制WT小鼠;小鼠暴露于CS 7个月后体重减轻。酒吧规模:150μm b和e;和75μm, c, d, f和g。
慢性CS暴露与过表达的par2基因结合导致血管收缩/血管舒张功能失衡
一系列的生物活性物质,如TGF-β,PDGF-β,ET-1,VEGF,eNOS和iNOS的在不同的时间点在两个鼠标基因型的影响。
对TGF-β强阳性反应免疫组化在FVB的船只发现PAR−2-TgN小鼠早在CS 2个月后,与4个月时的最大染色(图4 b箭头)。在相同的时间,对于该细胞因子没有免疫反应被认为对吸烟的WT小鼠的肺小血管(图4 d箭头)。此外,两种基因型(图4和c)。对TGF-β免疫组化分级报告在图4E。
照相面板示出免疫组织化学染色对-d)-β和f-i)的血小板衍生生长因子(PDGF)-β上FVB的肺切片转化生长因子(TGF)PAR−2-TgN和野生型(WT)小鼠。a)如空气控制FVB TGF-β的染色PAR−2-TgN鼠;b) FVBPAR−2-TgN小鼠暴露于香烟烟雾(CS) 4个月后;c)空气控制WT小鼠;d)暴露于CS 4个月后的WT小鼠。箭头指向肺小血管。f)在空气控制FVB PDGF-β染色PAR−2-TgN鼠;克)FVBPAR−2-TgN小鼠接触CS 7个月后;h)空气控制WT小鼠;i)经过7个月CS暴露的WT小鼠。箭头指向肺小血管。酒吧规模:75μm。Immunohistochemical-based评分分析e) TGF-βPDGF-β和j),进行肺小动脉从空气或smoke-exposed老鼠对于每个实验组2,4和7个月的治疗。数据表示为平均值±SD。#:与同一时间点相同基因型的气控小血管相比,p≤0.05。
关于PDGF-β,累进增加信号在肺血管FVB吸烟PAR−2-TgN小鼠从第4个月,在7个月开始,用最大反应(图4 g,箭头)。对于该细胞因子的阳性信号是目前在支气管和细支气管上皮从空气中发现和烟雾暴露两种基因型小鼠,但不是在从空气和烟雾暴露的WT肺血管(图4 h和i的箭头)和暴露于空气的转基因小鼠(图4 f箭头)。免疫组织化学的基础上分级分析的这种介质的报告图4J。
在吸烟FVB肺血管改变PAR−2-TgN小鼠的特征还在于在中小肺血管的内皮细胞和平滑肌细胞收缩血管ET-1的增强的表达以及肺泡毛细血管。这种反应在接触CS毕竟时间是显而易见的(图。5B-E)。在来自空气控制FVB的肺切片血管中,仅能发现ET-1的微弱反应PAR−2-TgN(图。5A)和7个月的野生型小鼠后,CS(图。5F)。在不同时间点对ET-1的免疫组化基于分级分析中被示出图。5克。
内皮素(ET)代表免疫组织化学染色-1上的)空气控制的肺切片,和香烟烟雾(CS)-exposed FVBPAR−2-TgN小鼠暴露于CS后7个月分别为b) 2、c) 4、d和e组。f)野生型(WT)小鼠CS后7个月组织切片ET-1反应。在4和7个月大的吸烟转基因小鼠的内皮细胞(箭头)和中、小肺血管平滑肌细胞(箭头)以及肺泡毛细血管中发现ET-1阳性反应。规模的酒吧:33μm为a, b, d和e;100μm c和g) Immunohistochemical-based评分分析ET-1进行肺小动脉从空气或smoke-exposed每个实验组小鼠在2、4和7个月的治疗。数据表示为平均值±SD。#:与同一时间点相同基因型的气控小血管相比,p≤0.05。
有趣的是,等离子体ET-1水平在显著吸烟转基因小鼠在4和7个月(分别+ 158.2%和291.2%),随着与空气暴露的小鼠(181飞摩尔·毫升相比-1)。此外,与空气对照组(206 fmol·mL)相比,WT小鼠的平均血浆ET-1水平在同一时间点(分别为+45.6%和+61.5%)也显著升高-1),但程度较FVB为低PAR−2-TgN老鼠。
在空气 - 控制的转基因小鼠的肺中,只对VEGF的最小反应是在中间和小血管明显,以及在肺上皮细胞(图6a)。增加的VEGF表达可以在吸烟转基因小鼠仅在CS暴露4个月后观察到(图6b)。与转基因小鼠相比,暴露于空气中的WT小鼠的肺中发现了更明显的VEGF信号(图6c)。与转基因小鼠,在WT动物中发现,在CS暴露后的不同时间点(无VEGF表达的变化图6d)。该细胞因子的免疫基础分级分析报告图6 e。
a-d)血管内皮生长因子(VEGF)和g-j)内皮一氧化氮合酶(eNOS)在FVB肺切片上的代表性免疫组化反应PAR−2-TgN和野生型(WT)小鼠。a)如空气控制FVB VEGF染色PAR−2-TgN老鼠;b) FVBPAR−2-TgN小鼠暴露于香烟烟雾(CS) 4个月后;c)空气控制WT小鼠;d)暴露于CS 4个月后的WT小鼠。克)在空气控制FVB eNOS的免疫定位PAR−2-TgN老鼠;h) FVBPAR−2-TgN小鼠接触CS 7个月后;i)空气控制WT小鼠;和j) WT小鼠暴露CS 7个月后。酒吧规模:100μm模拟;和75年g-jμm。各组小鼠分别在2个月、4个月和7个月时,对暴露于空气或烟雾的小鼠肺小动脉进行了e) VEGF和k) eNOS的免疫组化分级分析。数据表示为平均值±SD。#:与同一时间点相同基因型的气控小血管相比,p≤0.05。抗vegf抗体的western blotting分析具有代表性,f)和l)分别报道了抗enos和抗phospho- enos抗体。还原甘油醛磷酸脱氢酶。
在转基因吸烟小鼠的全肺组织中,经过Western blotting (WB)分析后,4个月时也观察到VEGF表达增加(kDA 48) (图6F)。
暴露于空气中的肺血管(图6g和i)以及2和4个月时暴露于烟熏的转基因和WT小鼠。7个月时,两种基因型吸烟动物的这种反应又恢复到正常水平(图6h和j),只对FVB感兴趣PAR−2-TgN小鼠eNOS的积极染色在这个时间点上的一些小血管明显(图6h)。在图6k上在不同的时间点基于免疫组织化学-分级分析eNOS的数据被示出。
使用专门针对Ser的抗体1177eNOS的磷酸化位点(VEGF激活eNOS的优先位点)19,我们分析了活动eNOS与完整eNOS (140 kDA)的表达。通过WB在暴露于空气中的WT和转基因小鼠的肺组织中检测到基础磷酸化(图6l)。在eNOS的丝氨酸磷酸化的增强1177吸烟FVB观察PAR−2-TgN小鼠在4个月后,在7个月时活性形式显著降低。相反,在CS暴露后7个月,WT中eNOS磷酸化蛋白条带出现升高,而eNOS整体条带明显下降。值得注意的是,在FVB中,VEGF和eNOS的磷酸化在时间上是平行的PAR−2-TgN老鼠。
在我们的实验条件下,在任何时间点都没有发现血管扩张剂iNOS的免疫反应(数据未显示)。
这些发现一起表明,血管收缩剂/血管扩张剂之间的不平衡发生在血管床的CS暴露FVBPAR−2-TgN老鼠。
在吸烟FVB肺血管肌型的增加PAR−2-TgN小鼠是由于SM细胞的增加的增殖
为了调查是否肺血管肌型的增长与或增加增殖/和SM细胞增殖的细胞凋亡的减少关联和CS曝光后1个月检查凋亡指数。这一次选择,因为肺小动脉肌型为2个月相当明显的,可能已经发生在这个时间点,从而增殖或凋亡的过程。
我们在暴露于空气和CS的WT或par2转基因小鼠的肺切片中仅发现极少量的TUNEL阳性SM细胞,且在CS后1个月,两种基因型的TUNEL染色无显著差异(数据未显示)。另外,吸烟FVB患者远端小动脉中pcna阳性SM细胞的数量PAR−2-TgN吸烟的小白鼠(图7 a - c)。空气控制WT,空气控制PAR-2转基因和吸烟WT小鼠之间没有差异在PCNA阳性核到SM细胞总核的比率被发现(数据未显示)。
a)比较两种基因型香烟暴露后1个月增殖细胞核抗原(PCNA)阳性细胞核与平滑肌细胞总细胞核的比值。吸烟FVBPAR−2-TgN小鼠PCNA阳性的平滑肌细胞比例显著升高(p<0.01, n = 8)。b)野生型(WT)和c) FVB肺组织中PCNA具有代表性的免疫组化反应PAR−2-TgN小鼠香烟烟雾(CS)曝光后1个月被示出。在d的小肺血管为代表PAR2免疫反应)FVBPAR−2-TgN和e)WT小鼠。比例尺:在b和c为30μm;和50微米为d和e。F)的mRNA为α平滑肌肌动蛋白(SMA),血小板衍生的生长因子(PDGF)-β,转化生长因子(TGF)-β,内皮型一氧化氮合酶(eNOS),内皮素的实时PCR分析(ET)-1,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和血管内皮生长因子(VEGF)从八只小鼠1个月CS曝光后进行上肺每个实验组。值被校正为18S rRNA和归一化到1.0的值的控制值。数据表示为平均值±SD。#:与同一基因型的空气控制值比较,p<0.05。
SM细胞在吸烟FVB的肺小动脉远端增加的增殖PAR−2-TgN伴随着显著上调α-SMA的信使rna,而没有α-SMA的mRNA表达变化在WT老鼠在同一时间点(图。7F)。有趣的是,在WT和烟熏FVB的肌肉化小血管上发现了对PAR-2的强烈反应PAR−2-TgN小鼠接触CS 7个月后(图。7D和e)。
CS与PAR-2基因的超表达的组合也导致了对TGF-β,PDGF-βmRNA的上调,ET-1,eNOS的,和VEGF(图。7F)。有趣的是,在RT-PCR分析,观察吸烟野生型小鼠mRNA的其中一些介质仅略有增加。
讨论
我们在这里报道,小鼠急性暴露于CS后,par2过表达并没有改变BALF中炎性细胞的流入。此外,FVBPAR−2-TgN慢性烟雾暴露后小鼠肺气肿的发生程度与野生型小鼠相同。
然而,过表达PAR-2的小鼠肺气肿伴随着PH、RVH的发展,血管的变化让人联想到COPD中人类的PH20,21。这似乎也通过自身PAR-2过度表达不足以引起PH,但与CS曝光组合可能促进PH的发展。
与野生型小鼠,FVBPAR−2-TgN小鼠显示,在CS暴露7个月后,明显的肺气肿区域的平均值增加了约45%P房车,年代和标记血管重塑小肺血管。在暴露于CS,其中开发了类似的气肿性病变程度的WT小鼠中未观察到血管变化和RVH。
这些数据表明,肺泡破坏本身并不足以导致吸烟的FVB小鼠的肺心病。
作为对CS的反应,在FVB小鼠中,par2的高表达导致血管收缩剂、血管舒张剂和生长因子的一系列基因表达发生改变,这些基因表达参与了血管重构的过程22-26。muscularisation的增加小型船舶之前是增强参与交易fibroblast-SMC生产生长因子(PDGF和TGF-β)27,28和血管细胞增殖(PDGF)29,三十血管收缩药(尤其是ET-1)和血管舒张药(即VEGF、eNOS和iNOS)。
这些事件可能是由不同的细胞信号通路引起的,这些通路随后导致了par2的激活。特别是丝裂原活化蛋白激酶、蛋白-酪氨酸磷酸酶SHP2和酪氨酸激酶途径的激活可能参与了par2介导的细胞因子产生和丝裂原信号转导31。
有趣的是,在转基因小鼠出现血管收缩剂和血管扩张剂之间的不平衡是由于恒定上调ET-1不被一些重要的血管扩张剂(如eNOS的,iNOS和VEGF-A)的平行增加抵消的。这些变化不伴随HIF-1α,缺氧反应的重要介质的增加的表达和积累。该因子通常在低氧条件下积聚和反式激活许多基因,包括ET-1,VEGF和PDGF,已经参与了PH32-34。根据我们的实验条件下,对于HIF1-α阳性反应在FVB被理解PAR−2-TgN只小鼠在CS暴露,当血管的变化是已经很明显了7个月后。
WT和FVB之间的数据的比较分析PAR−2-TgN老鼠暴露在CS表明TGF-β和PDGF,通过杆信号,在肺血管muscularisation。TGF-β在肺血管的存在可能提高ET-1的表达式,进而可以促进平滑肌细胞激活和血管收缩。
这些结论是一致的最近的研究下进行体外支持杆信号的参与的条件:1)纤维母细胞招聘和扩散(通过PDGF、TGF-α和MMP9 upregulation, MMP9 TGF-β激活)35-37,2)成纤维细胞/ SMC交易(通过PDGF和TGF-β超表达和活化)27,28,3)SMC增殖(通过PDGF)35,364)SMC激活和血管收缩(通过TGF-β调节ET-1)38,39。
总之,CS暴露在肺气肿FVB小鼠的结果PAR-2基因过表达和血管的重塑组合与PH和RVH相关联。这些变化都让人联想到与这些PH人类特征COPD表型的20,21。在我们的实验条件下,par2信号能够影响许多因素的产生和释放,最终可能导致血管重构和血管生理异常。
慢性阻塞性肺病的一个既定的并发症,发病率和死亡率世界各地的主要原因1-2是肺动脉高压(PH)的发展。它的存在与更短的存活率和较差的临床演变相关4。PH在COPD往往是中等程度和进展缓慢40-42。目前,没有具体和有效地治疗这一条件和当前的治疗的成功是不能令人满意,因为有限的洞察疾病机制的43。
一些病理生理过程参与了PH值在COPD的发病机制,即:a)肺血管阻力增加由于毛细管损失(肺泡破坏),b)肺动脉血管收缩二级肺泡低氧,和c)在肺小动脉血管重塑和SMC扩散通常non-muscular44,45。
许多刺激物和假定的介质在慢性阻塞性肺病的PH诱导中也被考虑22-24。这些包括激素,生长因子,神经递质,蛋白酶和环境压力诱导的肺血管收缩,细胞增殖和重塑24,25。
事实上,慢性阻塞性肺病中PH值的存在仍然是一个研究对象。了解慢性阻塞性肺病PH的潜在致病机制的主要障碍之一是获取生物样本的途径有限,这些生物样本只能从疾病晚期的肺外植体和尸体解剖标本中获得。
最近的研究表明,CS可能,至少在一些个人,与介质的上调肺内血管有直接的影响是导致血管功能的血管结构重塑和动态变化46,47。在PH蛋白酶的角色最近已经提出46,48。
在此报告的结果也许可以解释为什么缺氧本身并不是COPD患者的先决条件,以事业PH46,49为什么PH在人类慢性阻塞性肺病的发展是不相关的肺泡破坏程度43。
在这方面,在我们的实验条件下,还没有发现PH值的发展与肺气肿程度之间的相关性。事实上,CS暴露在WT小鼠体内会引起一定程度的空气空间增大,这与过度表达PH的PAR-2小鼠相似。我们的研究中,PH的发展可能与转基因小鼠中PAR-2的高表达有关。
假设鼠标数据是相关的人类,本研究的结果表明,PAR-2的在富含蛋白酶一个环境的表达增加(如COPD患者的肺中)50会影响ph的发展。在传统意义上与COPD相关的肺中已经发现了大量丝氨酸蛋白酶,而PAR-2是其中几种蛋白酶的靶点,包括中性粒细胞弹力酶、组织蛋白酶G、胰蛋白酶、肥大细胞胰蛋白酶和凝血蛋白酶8,50,51。Additonally,在本文中和在人类研究中所报告的[52],香烟烟雾暴露可以提高在肺结构PAR2的表达。
本论文所报道的动物模型可能是一种有价值的资源,有助于我们进一步了解PH生物学,并有助于设计和测试新的人类治疗干预措施。我们认为,慢性阻塞性肺病患者个体对PH值的敏感性可能受到几个重要的遗传决定因素的影响,如par2基因表达水平的不同以及烟草烟雾对炎症反应的不同。这可能解释了为什么在我们的实验条件下,野生型FVB小鼠确实发生了血管重构,但其程度不如野生型FVB小鼠PAR−2-TgN老鼠。
脚注
这篇文章有补充材料可从www.www.qdcxjkg.com
支持声明
这项工作得到了意大利罗马米尔的资助(首席:普罗特)。2008年(t5blwa)和意大利锡耶纳大学(PAR grant 2006)。
利益声明
无声明。
- 收到了2010年4月19日。
- 公认2010年7月15日。
- ©2011人队