文摘
西地那非,phosphodiesterase-5抑制剂用于治疗肺动脉高压,可能对肺血管结构和功能的影响。我们评估西地那非的影响在一个香烟(CS)暴露的慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型。
42因为豚鼠暴露在香烟烟雾或sham-exposed和接受西地那非或车辆为12周,分为四组。评估包括呼吸道阻力、肺动脉压(PAP),右心室(RV)肥厚,肺动脉内皮功能和肺血管和实质形态测量学。
CS-exposed动物显示增加了人民行动党,房车肥大,提高呼吸道阻力,空域肿大,肺内的血管重塑。CS暴露也产生壁增厚,增加收缩性,主肺动脉内皮功能障碍。CS-exposed动物接受西地那非显示较低的人民行动党和趋势不如CS-exposed房车肥大只动物。此外,西地那非保留肺内的血管密度和减毒的领空扩大引起的CS。没有不同的气体交换,呼吸阻力,血管内皮功能和血管重塑。
我们得出这样的结论:在本实验模型慢性阻塞性肺病,西地那非预防肺动脉高压的发展和有利于保护实质和血管完整性,增强了氮oxide-cyclic鸟苷酸轴是CS敞口的摄动。
文摘
西地那非降低肺血管张力和有助于保持组织完整性在实验性慢性阻塞性肺病http://ow.ly/KAr6k
介绍
肺动脉高压(PH)是一种常见和严重的并发症的慢性阻塞性肺疾病(COPD),引发部分由香烟烟雾暴露(CS) (1]。在慢性阻塞性肺病的病理生理学PH值包括内皮功能障碍、生长因子的不平衡2和一个增强的炎症反应3在肺血管。这些因素,单独或结合,引起血管壁平滑肌细胞增殖,导致肺血管阻力增加。
在慢性阻塞性肺病患者的肺动脉内皮功能障碍与减少内皮一氧化氮合酶(以挪士)表达和释放一氧化氮(受损4,5]。内皮一氧化氮激活可溶性鸟苷酸环化酶(国网公司),导致形成的二级信使环鸟苷酸(cGMP) [4,6]。细胞内cGMP减少细胞内钙离子的浓度,从而放松血管平滑肌细胞(7]。内皮一氧化氮也可能抑制平滑肌细胞增殖通过cGMP-dependent机制(8]。在肺,cGMP代谢的作用主要是由磷酸二酯酶(PDE) 5。PDE5抑制剂,如西地那非,提高氮oxide-cGMP信号通路和发挥血管舒张药和抗增殖效果9]。缺氧引起的研究在实验模型的PH值(10)或野百合碱(11,12]表明,西地那非降低肺动脉压(PAP),防止右心室(RV)肥大,会产生一个anti-remodelling效应在肺血管。西地那非是目前用于治疗肺动脉高血压(13]。
在COPD患者和相关的PH值,我们证明了西地那非降低肺血管阻力敏锐地(14),但这种效应不会转化为增强运动耐力当管理/ 3个月15]。这有限的影响运动公差可能是由于随之而来的变化发生在慢性阻塞性肺病患者的肺实质和航空公司。
西地那非对肺的影响结构尚未评估COPD的实验模型。因为豚鼠暴露在CS的利用率是最有利的方法复制慢性阻塞性肺病功能通过使用的主要致病剂(16,17]。这个物种缺乏缺氧性肺血管收缩(HPV),但是发展慢性PH值在暴露于CS相对较长时间(17]。缺乏人乳头状瘤病毒是一个额外的优势测试anti-remodelling血管舒张药的影响,对气体交换最小化潜在的不利影响。
我们在最近的一项研究表明,氮的政府oxide-independent国网公司刺激器,因为豚鼠长期暴露在CS降低肺血管阻力和防止肺血管重塑,以及肺气肿的发展(18]。因此,我们假设,西地那非,这增强了活动的cGMP阻碍其metabolisation,可能对肺结构起到有利作用超出其血管扩张的作用。
因此,本研究旨在评估西地那非在肺血液动力学的影响,内皮功能和血管,因为豚鼠长期暴露于CS实质改造。
方法
实验小组
42岁男性因为豚鼠分为两组:暴露在每天抽烟七nonfiltered研究支(3 r4f;美国肯塔基州列克星敦市肯塔基大学研究)(每香烟烟雾内容11毫克总颗粒物,9.4毫克焦油、0.73毫克尼古丁和一氧化碳不超过12毫克),每周5天,12周(n = 26);和sham-exposed (n = 16),使用nose-only系统(公元前Protowerx设计公司,兰利,加拿大)。每日,CS或虚假的暴露后,动物管理与车辆(蒸馏水n = 18),或处理1 mg·公斤−1枸橼酸西地那非的解决方案,填喂法(n = 24),导致四个实验组,每组。西地那非(英国- 92480 - 10)是请提供辉瑞(英国三明治)。
所有动物程序伦理审查委员会批准在动物研究大学的巴塞罗那和符合国家和国际准则。
的全身体积描记法
呼吸功能被无节制的全身体积描记法测量每周(Buxco研究系统,威明顿、数控、美国)如前所述[19]。呼吸频率、潮汐卷(VT)、每分通气量(V′E)和呼吸道阻力(增强暂停(P掺))(20.)记录10分钟之前曝光(基线)和10分钟之后CS或虚假的暴露。
肺血液动力学和动脉氧合
最后的实验协议和24小时后暴露在CS和西地那非剂量,收缩压,舒张压(d)和平均(m) PAP测量在胸腔动物麻醉下使用导管放置在主肺动脉通过RV和连接到压力传感器(Buxco研究系统)。
动脉氧张力(PaO2)在颈动脉血液样本,分析后血液动力学的测量。动物随后被牺牲了。
右心室肥大
心脏被房车和左心室加上隔(LV + S)分别切割,体重,和房车和LV + S权重之间的比率(RV / LV + S)计算。
内皮功能
主肺动脉是孤立的,清洁的脂肪和结缔组织,切成环长约3毫米。左边的分支是放置在一个器官沐浴室和附加到一个等距换能器(Panlab,巴塞罗那,西班牙)。经过一段时间的稳定,动脉收缩使用氯化钾(氯化钾)(60毫米)来确定他们的生存能力和收缩能力。内皮功能在合同评估肺动脉环,如前所述[17),通过测量壁张力的变化以应对累积剂量的二磷酸腺苷(ADP)。在研究结束时,主肺动脉环固定和cryo-embedded组织学检查。
形态学和组织学评估
移植肺膨胀和福尔马林固定的恒压下30而言不啻2O 24 h,然后嵌入石蜡。
主肺动脉壁厚的测量部分沾elastin-Van Gieson。血管密度被评估为肺血管的数量每毫米2的肺部组织。肺内的小血管的数量(直径< 50µm)显示积极的疣状平滑肌α-actin或双弹性薄片orcein-stained部分计算,并表示的总数的比例小肺内的血管。肺内的血管应用了α-actin进一步分类方法,根据比例的血管壁阳性α-actin: nonmuscularised≤血管壁的1/4;部分肌> 1/4≤血管壁的3/4;或完全肌> 3/4的肌肉壁。
意味着在haematoxylin-stained领空大小评估组织部分通过测量均值的线性拦截(多层互连)肺泡隔20个随机选择的字段。
实时聚合酶链反应
肺组织的总RNA提取使用RNeasy微工具包(试剂盒GmbH是一家现代化、希尔登,德国)。总RNA retrotranscribed和以挪士是由实时PCR的量化,但是如前所述[17]。表达以挪士正常化β-actin表达式,作为内生看家基因及相关基因表达进行了分析使用2−ΔΔCT方法(21]。
数据分析
结果表示为±sd或中位数和四分位范围,取决于是否遵循正态分布的变量。呼吸参数(P的进展掺,呼吸频率,VT和V′E)是评估每周在3个月的学习和表达为曲线下的面积(AUC)的测量。
使用双向方差分析比较组间进行,考虑接触CS和西地那非主要因素,和他们互动。当重大的,事后成对使用Student-Newman-Keuls测试进行了比较。变量之间的关系进行评估使用皮尔逊相关测试。一个假定值< 0.05被认为是重要的。
结果
肺血液动力学和右心室肥大
动物暴露在CS PAP显示高于nonexposed动物(p = 0.005) (图1一个和表1)。西地那非治疗预防引起子宫颈CS的增加,和PAP值类似于sham-exposed动物(图1一个和表1)。
肺动脉压力和右心室肥大。一)平均肺动脉压(肺动脉平均)。数据作为中位数(四分位范围);胡须代表第90届和第十百分位数。b)右心室(RV)肥大评估的重量比RV和左心室+隔。数据意味着±扫描电镜。与西地那非治疗吸烟(CS)暴露动物预防肺动脉平均的增加和减毒房车肥大。*:p < 0.05;* *:p < 0.01。
未经处理的CS-exposed动物显示房车肥大。因为豚鼠暴露于CS和西地那非治疗RV / LV + S比率低于CS-exposed组,虽然不明显,而不是不同于sham-exposed动物(图1b)。
内皮功能和血管收缩性
最大收缩氯化钾诱导的肺动脉在动物暴露于更大的CS (表1)。西地那非治疗没有修改肺动脉的收缩反应。
Endothelium-dependent弛豫引起的累积剂量的ADP略减毒动物暴露在CS,所显示正确的转变趋势(p = 0.096)和更高的剂量反应曲线的AUC (p = 0.058) (表1和在线补充图S1)。伴随西地那非治疗没有修改endothelium-dependent血管舒张反应。
形态学和组织学评估
主肺动脉壁厚大于动物暴露在CS(补充图S2)。没有区别观察动物暴露在CS和接受西地那非(表2)。
的比例小血管平滑肌α-actin显示阳性免疫反应性是高等动物暴露在CS (图2和表2)。当船只得分根据muscularisation的程度,很明显,CS-exposed组有下降的比例nonmuscularised船只和伴随的增加部分的比例,充分肌肺内的血管(图2)。西地那非治疗没有修改变化引起的CS。
Muscularisation肺内的小动脉(< 50μm)。小动脉的比例)根据其程度的muscularisation。动物暴露于香烟烟雾(CS),不管西地那非管理,显示较低数量的nonmuscularised动脉和开发更多的部分和全部肌动脉。数据意味着±扫描电镜。*:p < 0.05;* *:p < 0.01。b)肌小的百分比之间的相关性肺内的血管和右心室(RV)的重量因为豚鼠暴露在CS处理车辆或西地那非;r = 0.55, p = 0.01。显微照片的α-actin应用小肺血管c)控制实验材料和d)动物暴露于CS。在接触动物,充分肌动脉。箭头表示小肺内的血管。酒吧= 100μm规模。
观察组之间没有显著差异的比例动脉双弹性薄层(表2)。
暴露在CS显示趋势减少肺内的小血管的密度。动物用西地那非治疗显示更大的小血管密度,从而防止CS暴露引起的减少(p = 0.009) (图3和表2)。
密度小的肺内的血管(< 50μm)。一)烟(CS)暴露动物接受西地那非显示肺内的小血管密度大于CS-exposed。数据意味着±扫描电镜。* *:p < 0.01。b)相关性小的肺内的血管的密度和右心室肥大(RV /左心室(LV) +隔重量比)因为豚鼠暴露于CS处理车辆或西地那非;r =−0.52, p = 0.01。
肺气肿的发展,评估作为提高多层互连,观察动物暴露在CS与sham-exposed组(p = 0.028) (图4和表2)。因为豚鼠暴露在CS和西地那非治疗显示中间多层互连值没有差别从CS-exposed或者sham-exposed动物(图4和表2)。
)空间大小,评价均值线性拦截(多层互连)。主要影响双向方差分析:香烟(CS) p = 0.028和西地那非p = 0.114。数据意味着±扫描电镜。b)多层互连和肺血管密度之间的相关性(血管数< 50μm每毫米2);r = 0.44, p = 0.01。肺实质的显微照片部分与苏木精染色sham-exposed因为豚鼠或d)西地那非治疗c)车辆;和CS-exposed因为豚鼠e)处理车辆或f)西地那非。酒吧= 100μm规模。
基因的表达以挪士
没有基因表达的差异以挪士肺匀浆之间观察组(表2)。
肺功能和血液气体测量
的全身plethysmographic测量之前执行CS或虚假的接触表现出降低的趋势V′E(p = 0.051)(补充表S1)。CS曝光后大幅增加VT,V′E和P掺发生(补充图S3b和补充表S1)。西地那非的伴随政府修改了肺功能在基线和CS曝光后(补充图S3a和补充表S1)。
因为豚鼠暴露在CS表现出降低的趋势PaO2比nonexposed动物(p = 0.138)。西地那非的管理没有修改PaO2价值在nonexposed CS-exposed也因为豚鼠(补充表S1)。
讨论
本研究评估的影响因为豚鼠长期暴露在CS的西地那非。我们的结果表明,西地那非阻止PAP的增加以及随后的房车肥大引起的CS,但没有修改肺血管重塑。此外,西地那非显示趋势降低了空域CS暴露引起的扩大和保护肺内的血管密度。
在这项研究中观察到的主要作用是预防CS-exposed动物接受西地那非的PH值。而因为豚鼠暴露在CS显示肺动脉平均增加和房车肥大与nonexposed动物相比,与先前的研究[22,23];CS-exposed sildenafil-treated动物显示肺动脉平均价值和RV / LV + S重量比与nonexposed动物类似,确认西地那非在这个实验模型的血管舒张作用[10- - - - - -12]。缺乏提高巴氏并不伴有肺血管结构的差异,因为CS-exposed因为豚鼠用西地那非治疗显示肺动脉壁增厚,muscularisation小血管和平滑肌细胞的增殖水平CS-exposed相似,治疗因为豚鼠和nonexposed水准高于动物。因此,在目前的实验设置西地那非对血管舒张药,但不是anti-remodelling效果,肺动脉。
缺氧引起的先前的研究在实验模型PH值提供了不一致的结果对于anti-remodelling西地那非在肺血管的影响。而在一些研究西地那非预防肺血管重塑,以及减少PAP (10,24),在其他未能产生anti-remodelling效应(25),尽管减少人民行动党,类似于我们的研究。我们使用西地那非剂量类似于人类批准与肺动脉高血压(26)(1毫克公斤−1每天超过12周;累积剂量84毫克公斤−1),这是一个低剂量与以往的研究相比,缺氧引起的PH值的实验模型10,24,25,27]。人们很容易推测,这样一个低剂量可能是足以产生血管舒张,但不足以产生anti-remodelling效果。然而,先前的研究在实验PH值,显著anti-remodelling效应已被证明与西地那非累积剂量180毫克公斤−1(24),而累积剂量525毫克公斤−1未能产生任何anti-remodelling效应(25]。我们不能忽视的建议没有anti-remodelling西地那非对肺血管的影响在我们的研究中观察到可以归因于实验条件,因为没有先前的研究在因为豚鼠进行使用西地那非或使用CS暴露作为肺血管损伤的机制。可想而知,CS暴露在肺血管结构的影响可能超过那些由缺氧,已经使用在以前的实验设置。事实上,因为豚鼠我们先前的研究显示肺血管重塑的特点差异CS曝光和缺氧(23]。
这些目前观察豚鼠的西地那非长期暴露在CS与最近发现的影响这一实验模型使用国网公司刺激器(湾41 - 2272)[18]。后者化合物我们不仅显示降低肺血管阻力,但也少肺血管重塑。虽然没有直接比较两种药物之间,人们很容易推测,国网公司刺激可能会更有效地提高cGMP水平比PDE5抑制(28),从而导致一个更强有力的anti-remodelling效果。
有趣的是,空间大小是低,小血管密度高于CS-exposed比CS-exposed接受西地那非治疗动物和动物没有什么区别nonexposed因为豚鼠。自从领空大小和小肺内的血管密度显著相关,我们的数据表明,西地那非导致肺的结构完整性的保护。在目前的研究中,空域变化大小的小级,因此不足以产生任何影响呼吸道阻力或气体交换,类似于以前的观测(18]。肺内的血管表面的保护,它允许降低血管阻力,可能解释了PAP sildenafil-treated船舶改造动物尽管缺乏变化。小血管密度和房车肥大之间的反向关系还指出方向,尽管我们无法忽视的西地那非直接影响房车本身作为一种机制减少肥大(24,29日]。我们已经观察到类似的效果采用国网公司刺激器,防止肺血管重塑和肺气肿发展CS-exposed因为豚鼠(18]。这表明,cGMP保留肺结构中起着关键作用。西地那非的机制这种影响没有探索在目前的研究中,但上述研究表明,增加产量的cGMP国网公司刺激增加介质的肺血管完整性和维护,如血管内皮生长因子A和纤维母细胞生长因子,抗氧化酶、超氧化物歧化酶等1,减少炎症,防止循环炎症细胞的激活和依从性18]。因此,我们假设,cGMP PDE5抑制降解的预防与西地那非有助于保持肺实质和血管完整性的机制,即抗氧化和抗炎作用,upregulation介质的容器的完整性。国网公司这一事实刺激cGMP施加更大影响细胞内水平比预防PDE5抑制降解的(28或许可以解释为什么,在当前的调查后,西地那非对血管重塑的影响和空域大小不太明显比观察与国网公司刺激湾41 - 2272 (18]。有证据的决定性作用诱导一氧化氮合酶和peroxinitrite CS-induced肺气肿和船舶改造(30.]。peroxinitrite所带来的影响,部分氧化国网公司也可以阻止通过增加cGMP水平(18]。
这项研究有一些局限性。首先,我们使用一个预防性实验设计从西地那非管理的同时,CS曝光。因此,我们不能说西地那非一旦起到类似的作用引起的结构变化CS已经发达。事实上,在严重的慢性阻塞性肺病患者轻度到中度的PH值,西地那非未能改善运动耐量(15]。其次,我们使用西地那非类似于人类批准剂量治疗肺动脉高血压(26]。因此,我们不能忽视高剂量可能会对船舶改造产生更大的影响和/或领空的大小。第三,我们的数据表明,西地那非导致保护肺实质的结构完整性,尽管这是否反映在减少合规还有待建立。最后,评估的运动功能是信息阐明西地那非的影响是否会转化为慢性阻塞性肺病患者。然而,CS暴露的影响在运动耐量实验材料没有被记录,包含一个练习手臂会增加我们的研究的复杂性。
总之,目前的调查结果显示,西地那非可防止PH值的发展和房车肥大的实验模型引起的慢性阻塞性肺病慢性暴露在CS。这些效应可能是由于血管舒张效应,以及薄壁组织的完整性和血管表面的保护,因为没有观察到对血管重塑的影响。当前结果强化了这一观念:硝酸oxide-cGMP轴是摄动西地那非的CS曝光和澄清效果COPD-associated博士还需要进一步的调查来确定PDE5抑制一旦建立了疾病的作用。
确认
作者要感谢人事部门的医院诊所和动物病理学的住房设施大学的巴塞罗那,西班牙巴塞罗那。
脚注
支持声明:赠款支持FIS PI09/00536 PI13/00836和R5-HCPB。为这篇文章一直存放在资助信息FundRef。
利益冲突:披露可以找到与本文的在线版本www.qdcxjkg.com
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
- 收到了2014年7月31日。
- 接受2015年3月5日。
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