摘要
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种异质性疾病,其中肺气肿和气道疾病的数量在个体之间可能有很大差异,即使在疾病末期。肺气肿的形成可能与肺小血管的累及有关。NAPDH氧化酶(Nox)家族正在成为血管疾病的关键疾病相关因子,但目前其在COPD缺氧诱导的肺重塑中的作用尚不清楚。
在这里,我们研究了p22phox (Nox的一个调节亚基)在COPD肺、缺氧肺血管收缩(HPV)、缺氧诱导肺血管重构和肺动脉高压中的作用。
在COPD中,与对照组相比,p22phox表达显著降低。其表达与平均肺动脉压和氧合指数呈正相关,与肺对一氧化碳的扩散能力负相关(p<0.02)。这表明p22phox在通气/灌注比匹配、血管重塑和灌注肺面积丧失方面的作用。在p22phox-/-小鼠,HPV显着受损。在慢性缺氧环境中,缺乏p22phox与改善的右心室功能和肺血管重塑减少有关。
p22phox依赖的Nox通过作用于II期HPV和慢性血管重塑,在COPD表型中发挥重要作用。
摘要
在COPD中,p22phox控制低氧肺血管反应和通气-灌注匹配http://ow.ly/9Koo30aWMmT
介绍
慢性阻塞性肺病(COPD)是异质疾病。最分歧的COPD簇可能是慢性支气管炎表型具有低氧血症(蓝色膨胀物)和没有低氧血症(粉红色河豚)的肺气肿表型,但是可以定义许多其他表型[1].即使是晚期肺部疾病例如在肺移植候选者中,这种表型占优势[2]肺气肿的形成与小肺动脉和内皮细胞的受累有关,并且可以通过实验使用血管内皮生长因子拮抗剂来实现[3.]或通过慢性烟雾曝光[4].小肺动脉的变化特点是壁增厚,并伴有新肌肉形成和最远端血管稀疏,通常称为肺血管重塑。低氧驱动的肺血管重构是潜在的机制之一,尽管还有许多其他机制可能参与其中[5].肺血管重塑的一个典型后果是肺动脉高压,它本身与COPD和其他肺部疾病的较短生存期和较差的临床结局有关[6].
缺氧性肺血管收缩(HPV)是在通气/灌注情况下优化气体交换的机制(V' /问”)不匹配。它将血液从肺部通风不良的区域转移到通风良好的区域,从而获得更好的氧合[7]HPV可定义为由于内径为的小肌肺动脉收缩而引起的肺血管阻力的快速、可逆性增加∼200–600 人体的µm,对生理水平的缺氧作出反应[8,9]肺泡缺氧的反应表现为双相性,早期肺动脉压(PAP)峰值(I期)和更持久的继发性压力升高(II期)。慢性缺氧导致肺动脉重塑和肺动脉高压。
NADPH氧化酶(Nox)作为HPV的缺氧传感器发挥重要作用[10].活性氧(ROS)生成酶Nox在过去二十年中得到了深入的研究[11,12],最近的一些报告将病理发现与诺克斯亚型联系起来[13- - - - - -15].
Nox的p22phox亚基特别有趣,因为它通过蛋白质水平上的直接相互作用对Nox1-4蛋白质的功能至关重要。此外,p22phox是Nox稳定和细胞溶质蛋白质对接所必需的,从而形成产生Nox的功能性ROS[16].
我们假设p22phox可能与V' /问'在COPD中匹配通过它对HPV和缺氧诱导的血管重构的影响。因此,我们的策略是对临床特征明确、因终末期疾病而接受肺移植的COPD患者的肺进行调查,并将结果与非COPD供体的肺进行比较。此外,我们使用p22phox敲除小鼠实现所有依赖于p22phox的Nox酶的功能失活。我们发现p22phox的表达与PAP和氧合呈正相关,与气体交换能力负相关,提示这些NADPH氧化酶可能促进HPV,但同时也可能导致肺动脉高压和灌注肺面积损失。
材料和方法
完整的实验细节和方法在在线补充材料中有详细说明。
后果
研究人群
71例COPD患者的肺样本(男性36例,女性35例;于2011年6月至2015年12月期间收集肺移植患者。31例COPD患者符合本研究的纳入标准(典型CT图像上的临床参数和疾病特征,以及肺移植前6个月内右心导管测量的平均PAP)。此外,从没有肿瘤的供体获得对照肺组织(n=8)。患者信息显示在表1.所有受试者均患有严重或非常严重的COPD,有明显的气道阻塞,1秒内用力呼气量(FEV)明显减少1)(中位数(中位数(IQR))20(16-28)%预测)和中度至严重低氧血症。用于一氧化碳的肺部的扩散能力(DLCO)大大降低到25(19-32)%的平均值。所有患者均受长期氧疗法治疗。22例患者具有肺动脉高压,平均PAP为30(24-39)mmHg。
在COPD患者中,p22phox与血流动力学、氧合比率和肺对一氧化碳的扩散能力显著相关
为了确定依赖于p22phox的NADPH氧化酶是否在肺中的COPD中被调节,我们使用实时荧光定量PCR检测NADPH氧化酶亚基nox1, nox2, nox4和p22phox的表达。正如在图1a在COPD肺组织中,p22phox、nox2和nox4的表达与对照组相比降低,而通过激光捕获显微切割从COPD肺获得的肺动脉中p22phox的表达通常低于健康对照组(图1b).另外,同样方法获得的支气管中,p22phox显著下调(在线补充图S1)。
从接受肺移植的慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者获得的人肺中p22phox依赖性NADPH氧化酶的表达。a)定量实时PCR检测i)p22phox,ii)nox2和iii)nox4来自均质人肺(健康对照组n=8,COPD患者n=31).b)肺动脉p22phox表达的隔室特异性分析通过激光捕获实时定量PCR显微解剖(每组6例)。ΔCT: CT平均值(参考基因) - CT平均值(目标基因)。CT:阈值周期。*:p=0.05;**:p<0.01;***:p<0.001。
接下来,我们在肺组织p22phox水平与临床参数(图2,表2).在COPD患者中,p22phox表达与平均PAP、p22phox与氧合指数(氧张力、PO2)/吸气氧含量(FIO.2),临床指标不匹配,p22phox与DLCO相反,肺气肿评分与平均PAP和肺动脉压无显著相关性DLCO(在线补充图S2)。
p22phox水平与接受肺移植的慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者临床参数的相关性p22phox与a)平均肺动脉压(mPAP)的相关性;B)氧合比(氧张力(PO2)/吸气氧含量(FIO.2));c)肺对一氧化碳的扩散能力(DLCO),肺实质损害的临床指标。ΔCT: CT平均值(参考基因) - CT平均值(靶基因)。CT:阈值周期。
p22phox缺氧性肺血管收缩受损-/-老鼠
为了确定p22phox在肺循环对缺氧的功能反应中的作用,p22phox+/+和p22phox-/-老鼠进行了研究。在p22phox的离体、灌注和通气肺中,研究了缺氧通气(1%氧)下平均PAP的双相增加+/+和p22phox-/-小鼠和四点压力-流量曲线,通过记录灌注流量变化期间平均PAP的特征变化(图3a).与p22phox相比,p22phox的缺失导致了HPV的倾斜反应+/+同窝对照(图3b)有趣的是,两组急性、暂时性HPV(I期)中平均PAP的最大增加值具有可比性(6.9±0.7 cmH)2O相对7.6±0.8而言不啻2p22phox的O-/-和p22phox+/+而随后持续的HPV (II期)在p22phox中钝化-/-老鼠。平均PAP增加的减少在第70分钟具有统计学意义,并持续到测量结束。重要的是,这些发现与基础平均PAP的变化无关,而p22phox未发生改变-/-小鼠(9.4±0.3 cmH2O相对9.4±0.3而言不啻2p22phox的O+/+和p22phox-/-),或以体重(图3cd).这些实验证明,p22phox的缺乏阻止了持续缺氧期间平均PAP的部分增加,并强调p22phox依赖的NADPH氧化酶参与了HPV的持续而非急性I期。
p22phox是持续缺氧肺血管收缩(HPV)阶段的先决条件。a)一份原始记录显示,缺氧通气(1%氧)时,离体灌注小鼠肺平均肺动脉压(ΔmPAP)双期升高,显示急性(I期)和持续(II期)HPV。箭头表示由流量引起的压力变化的三个不同时间点(P- - - - - -问)在常见常见的基线,HPV相I和HPV第二阶段II期间。b)显示HPV响应的组数据确定为ΔMPAP,表明P22phox中的持续HPV降低-/-老鼠。柱状图显示,c)基础mPAP或d) p22phox的体重没有变化-/-老鼠。p22phox n = 6+/+对于p22phox,n=8-/-.WT:野生型;KO:敲除。*:p<0.05。
p22phox的保存性血管收缩反应-/-肺动脉至氯化钾和血栓素A2受体激动剂U46619
为了进一步评估肺内动脉的收缩反应,从p22phox中获取肺动脉+/+和p22phox-/-小鼠暴露于增加剂量的氯化钾或血栓素A2受体激动剂U46619中,使用钢丝肌描记器。在累积应用这些药物期间,p22phox之间的血管收缩反应没有差异+/+和p22phox-/-我们还检测了u46619预缩的肺内动脉在加入强血管舒张剂硝普钠(在线补充图S3C)后的张力变化,发现p22phox缺乏对血管舒张反应没有影响。这些数据表明,p22phox特别影响与缺氧相关的肺血管功能。
缺氧时压力-流量关系依赖于p22phox
直接评估p22phox的平均PAP、离体灌注和通气肺的血流诱导变化+/+和p22phox-/-小鼠暴露于常氧、急性HPV (I期)和持续HPV (II期)下的逐级增加的血流,如图所示图3a.当流量在常氧或急性HPV期间增加时,p22phox之间的平均PAP无显著差异+/+和p22phox-/-老鼠(图4a).然而,在持续低氧通气结束时,p22phox患者平均PAP显著降低-/-将小鼠与p22phox进行比较+/+在整个应用灌注率范围内的小鼠(图4b).
p22phox是增加血管阻力所必需的,表示为p q在缺氧的持续阶段。p q在a)常规灌注肺中获得的曲线,或I相的低氧肺血管收缩(HPV);或b)常氧或II期HPV。肺血管抗性(PVR)的变化C)常氧基;d)阶段缺氧I;或e)期间II期缺氧来自p q以最高灌注速率(2.0mL·min)曲线−1).n=6,用于p22phox+/+对于p22phox,n=8-/-.mPAP:平均肺动脉压。*: p < 0.05。
此外,肺血管抗性(PVR),衍生自平均PAP以最高灌注速率(2.0mL·min−1)进行了分析。基础常氧通气下PVR无差异(4.88±0.25 cmH)2O·毫升-1·敏-1相对4.76±0.28厘米小时2O·毫升-1·敏-1) (图4c)或在I期HPV结束时(7.68±0.46 cmH2O·毫升-1·敏-1相对7.02±0.27而言不啻2O·毫升-1·敏-1p22phox之间)+/+和p22phox-/-老鼠(图4d).相比之下,p22phox的PVR-/-小鼠显著低于p22phox+/+II期HPV期间的小鼠(6.86±0.32 CMH2O·毫升-1·敏-1相对8.26±0.39厘米小时2O·毫升-1·敏-1) (图4e).为了排除继发于HPV的水肿差异可能干扰我们的研究结果的可能性,我们在实验结束时测定了肺的湿/干比和总重量,并且没有发现p22phox之间的差异+/+和p22phox-/-小鼠(在线补充图S4A和B)。
p22phox在小鼠肺组织中的表达
为了确定p22phox的定位,我们对取自p22phox的肺进行了染色+/+和p22phox-/-老鼠。如中所述图5ab,大小肺动脉内皮细胞和平滑肌细胞表达p22phox。此外,p22phox存在于支气管的上皮细胞和平滑肌细胞中。p22phox未见阳性信号-/-小鼠,确认敲除,以及抗体的特定反应性(图5c).阴性染色如图所示图5d.为了评估潜在相互作用的程度,接下来我们利用实时荧光定量PCR研究了不同的p22phox依赖性NADPH氧化酶亚型、催化亚基和组织亚基在肺匀浆中的表达模式。明显的图5ep22phox缺乏并没有改变NADPH氧化酶亚型nox1、nox2和nox4的调节,也没有改变p22phox中组织和激活亚单位noxo1和noxa1的调节-/-相反,其他NADPH氧化酶亚单位,如p67、p47和p40,在p22phox中表现出上调趋势-/-老鼠;然而,只有p40表达达到显著性。
P22phox在小鼠肺中的表达。a), b) p22phox中p22phox的免疫染色+/+小鼠肺。c) p22phox的肺部显示无染色-/-d)阴性对照。规模酒吧= 50µm。e) p22phox依赖性NADPH氧化酶亚型和NADPH氧化酶催化亚基在p22phox中的表达模式+/+和p22phox-/-小鼠肺。p22phox n = 6+/+对于p22phox,n=5-/-.PA:肺动脉;Br:支气管;ΔCT:CT平均值(参考基因) - CT平均值(靶基因)。CT:阈值周期。*: p < 0.05。
p22phox-/-小鼠缺乏功能性NADPH氧化酶系统
跨膜蛋白p22phox在支架和与NOX蛋白结合形成功能性ROS生成NADPH氧化酶中起着不可或缺的作用。为了解释p22phox缺乏对HPV持续期的负面影响,我们首先测量了肺中的NADPH水平。NADPH总水平没有差异p22phox之间+/+和p22phox-/-小鼠(平均值±扫描电镜55.5±8.6 pmol·毫克−1相对48.3±4.4 pmol·毫克−1, 分别) (图6a)接下来,为了解决功能性NADPH氧化酶系统,肺切片用佛波醇肉豆蔻酸酯(PMA)处理,佛波醇肉豆蔻酸酯是NADPH氧化酶的一种有效激活剂,以产生ROS。ROS的产生通过细胞渗透性二氢乙醚(DHE)和H2DCFDA检测。正如预期的那样,PMA处理p22phox+/+小鼠肺显示超氧化物(DHE)和过氧化氢(H2DCFDA)的荧光信号明显增加(图6b、c和d)。与p22phox相比+/+从p22phox获得的小鼠、肺切片和单细胞悬浮液-/-在没有p22phox的情况下,小鼠不能产生这种荧光信号,这反映了NADPH氧化酶系统功能的缺失。
p22phox是功能性NADPH氧化酶/Rho激酶轴所必需的。a) 总NADPH在p22phox中的肺匀浆水平没有显示任何差异+/+和p22phox-/-小鼠。b,c)p22phox缺乏消除了佛波醇肉豆蔻酸酯(PMA)诱导的超氧物产生和d)肺薄片和肺单细胞悬浮液中的过氧化氢。标尺=50 µm.e)p22phox是肺匀浆中缺氧诱导的Rho激酶(Rock)激活所必需的。每组n=4–5。DHE:二氢乙锭。*:p<0.05。
HPV的持续期与rho-rho激酶信号通路有关。接下来,我们研究了缺氧条件下p22phox中rho激酶的激活+/+和p22phox-/-老鼠。图6 e与正常缺氧(134±10%)和98±4%的p22phox相比,缺氧诱导的小鼠肺rho激酶相对活性较低+/+和p22phox-/-小鼠分别)。这些观察结果表明缺氧能够在p22phox中激活rho激酶信号传导+/+小鼠,但没有产生p22phox的增加-/-老鼠在同样的条件下。
p22phox-/-防止慢性缺氧时肺血管重塑
了解p22phox缺乏是否可抑制缺氧诱导的肺血管重构、肺动脉高压和右心室肥厚在活的有机体内,p22phox+/+和p22phox-/-小鼠在缺氧条件下饲养5天 周。在常氧对照组中,通过右心导管插入术获得的右心室收缩压(RVSP)在p22phox之间无显著差异+/+和p22phox-/-同窝出生仔畜控制(23.0±0.624相对0±0.4分别)。同样,缺乏P22phox对富尔顿指数没有影响(0.28±0.01相对0.27±0.01)或红细胞压积值(39.5±0.7%相对p22phox中38.7±1.6%+/+和p22phox-/-与之相反,5分钟后 慢性缺氧周数,p22phox+/+小鼠表现出显着增加的RVSP(35.4±0.3mmHg),而P22phox-/-小鼠的反应显著降低(31.9±1.1 mmHg),如图所示图7a.两种p22phox中的Fulton指数均增加+/+和p22phox-/-老鼠(0.38±0.01相对0.34±0.01)(图7b).
缺乏p22phox-/-在慢性缺氧下减弱肺血管重塑。数据显示了p22phox低氧治疗5周后的结果(含10%氧气)+/+和p22phox-/-老鼠。a)右心室收缩压(RVSP);B)右心室肥大;c)心率;d)血细胞压积的水平。详细的血流动力学参数为e)右心室压力的最大上升速率(dP/dt)马克斯);f) RV压力最小上升速率(dP/dt)最小值);g)收缩性指数;h)右心室舒张末期压(RVEDP)。i) p22phox肺小血管的代表性图像+/+和p22phox-/-为von Willebrand系数(棕色)和α-光滑肌肉肌动蛋白(紫罗兰)染色的小鼠。秤栏=60μm。j)肺血管的肌肉肌肉肌肉等级。BW:体重。n = 6-11在每个组中。*:P <0.05;**:P <0.01;***:P <0.001。
右心室(RV) dp/dt是收缩期早期右心室压力升高的瞬时速率。与预期一样,在常氧条件下,p22phox缺乏没有改变最大dp/dt(1814±84)相对1959±115)或最小dp/dt(−1555±57相对−1830±123)。然而,在慢性缺氧情况下,p22phox-/-小鼠的最大dp/dt显著降低(2332±80)相对最小dp/dt(−1996±138)相对−2537±78),主要反映p22phox的RVSP降低-/-缺氧条件下的小鼠。缺氧时右室舒张末压略有升高,p22phox无变化-/-小鼠,收缩指数在p22phox中保持可比性+/+和p22phox-/-常氧及低氧小鼠(图7e- h)。
慢性缺氧导致PAP升高,并诱导肺动脉重塑。通过血管肌化程度评估血管重塑(图7i).在常氧条件下,缺乏p22phox并不影响小鼠肺动脉的组织学外观。然而,p22phox的相对肌肉化明显减弱-/-与p22phox相比+/+老鼠(25%相对分别为45%)(图7j).因此,P22phox中非血管大小血管的百分比显着降低+/+小鼠缺氧比较p22phox-/-老鼠(55%相对(分别为76%)(图7j),表明p22phox在缺氧诱导的肺动脉高压和血管重塑中的关键作用。
讨论
本研究首次表明,与对照组相比,非常严重的COPD患者NADPH氧化酶亚基p22phox明显减少,但在平均PAP增加的COPD患者中,p22phox保留,氧合比更好(PO2/FIO.2)和低DLCO这项工作是首次对NADPH氧化酶进行功能表征,表明p22phox对II期(持续)HPV和慢性缺氧性肺动脉高压都很重要。这些新发现表明p22phox在COPD和缺氧性肺血管重塑中起着关键作用。
我们的COPD队列由一组因终末期疾病接受肺移植的异质性患者组成1在9%到52%之间,DLCO在10% ~ 41%之间,PAP在14 ~ 62 mmHg之间。FEV之间无显著相关性1和DLCO.此外,肺气肿评分与平均PAP或PAP无显著相关性DLCO; 然而,这一结果必须谨慎处理,因为某些CT扫描的质量是有限的。
相比之下,平均pAP与...强烈呈负相关DLCO.这与C一致haouat等.[17他发现,在一大批COPD患者中,PAP显著升高与严重降低相关DLCO.这可能是因为DLCO是灌注和通气毛细血管数量的量度,因此对微血管重塑敏感,表明肺血管疾病导致两者DLCO减少和PAP增加[18],也见于肺纤维化患者[19].
与供肺相比,COPD患者的移植肺中p22phox和p22phox依赖性NADPH氧化酶的表达明显减少。令人惊讶的是,这一发现与小肺动脉的重塑无关,正如DLCO与p22phox有着强烈的否定相关,即p22phox损失仅在HPV减少和PAP低的COPD患者中主要,但在HPV保留和PAP升高的患者中p22phox几乎完全保留。p22phox与平均PAP和氧合比呈显著正相关。这可能表明,尽管病情严重,但仍保留p22phox的患者也会保留HPV,并可能存活到肺实质破坏的极端程度(表现为极低)DLCO价值观(图2c).
p22phox不仅在肺动脉中表达减少,而且在全肺中表达减少。当我们比较COPD患者和对照组的支气管中p22phox的表达时,我们发现COPD患者中有明显的下调。这一发现可能与临床相关,因为p22phox在抗感染防御机制中发挥重要作用[20.而慢性阻塞性肺病与感染性并发症密切相关。
在我们的研究中,我们提供了一个全面的调查氮氧化物蛋白在所有阶段的缺氧。更重要的是,我们通过蛋白质水平上的直接相互作用研究了一个对nox1–4蛋白质功能至关重要的亚单位。我们证明,在小鼠模型中,在HPV的(持续)II期,p22phox对于缺氧诱导的PAP和PVR增加是必需的,但对于HPV的短暂(急性)I期,p22phox不是必需的。这一观察结果可以部分解释为p22phox能力的降低-/-我们提供证据表明,p22phox的缺失导致肺动脉高压显著降低,反映在RVSP降低和血管重塑减少。
HPV在匹配肺通气和灌注中的作用早已被认识。根据先前的研究,小肺动脉的内皮细胞和平滑肌细胞参与了这一过程[8,21,22].此外,有报道称毛细血管内皮细胞是HPV在完整肺中纵向传播所必需的[23].HPV的氧敏感机制包括氧化还原、ROS和能量状态/ amp激活蛋白激酶假说[8].总之,活性氧水平的变化起着核心作用。活性氧产生的两个主要来源,线粒体和NADPH氧化酶,在肺血管系统中有很好的描述。对于HPV的急性期,来自线粒体复合体III的活性氧可能参与其中[24].NADPH氧化酶在HPV中的作用主要通过抑制剂进行评估[25.,只有少数研究将缺氧用于敲除动物。无论是Nox2-/-nor Nox4-/-小鼠表现出与HPV有关的表型改变[26,27].尽管效果非常小,但才能显着缺乏P47Phox的HPV急性阶段;但是,在HPV的持续阶段没有观察到任何变化[25.].gp91phox-/-动物似乎可以抵御慢性缺氧[28,虽然该模型在急性缺氧胁迫下未显示任何变化[25.,26].据我们所知,我们的研究首次确定了NADPH氧化酶在II期HPV以及慢性缺氧肺动脉高压中的作用,该研究使用了重要的蛋白p22phox,该蛋白负责构建具有功能的ros生成NADPH氧化酶。
HPV的I期是由钾通道关闭和随后的钙内流和/或由肌浆网钙释放介导的[29],然后通过储存的通道和/或增加钙流入流入平滑肌细胞l型钙通道独立于膜电位和/或促进钙致敏[30.,31].在我们的研究中,p22phox-/-小鼠在HPV的急性期并没有显示出明显的减少,这个结果进一步得到了p22phox的事实的支持-/-小鼠对高氯化钾引起的血管收缩反应没有任何减少。这一发现强化了p22phox之间钾通道功能没有差异的观点+/+和p22phox-/-而钾通道抑制并不依赖于依赖p22phox的NADPH氧化酶的激活。总的来说,这些结果表明NADPH氧化酶在HPV急性I期不是必需的。
其次,HPV的持续阶段II主要依赖于内皮和rhO激酶[21,32,33].对大鼠肺动脉动脉和分离的灌注肺进行的研究表明,rho相关的激酶在持续阶段的产生中发挥枢转作用[34,35].此外,rho激酶依赖的钙敏化已被报道有助于持续的HPV [21]在这里,我们表明p22phox的缺乏导致了HPV的扭曲。根据以前的研究,超氧化物可以调节rho和rho介导的激酶的激活[36]因此,我们在缺氧条件下进行rho激酶活化研究,发现p22phox-/-小鼠未能产生NADPH氧化酶依赖的ROS,因此无法激活rho激酶。我们的观察得到了先前一项研究的支持,该研究描述了p22phox中中性粒细胞缺乏NADPH氧化酶介导的氧化爆发-/-导致肺部细菌感染易感性的小鼠[37].因此,p22phox无能为力-/-生成NADPH氧化酶介导的RO的小鼠可以解释缺乏缺氧介导的RHO激酶的激活。
NADPH氧化酶家族成员的参与在肺动脉高压的病理生理机制中已被充分证明,例如在人类肺动脉高压和不同的肺动脉高压动物模型中,尤其是在慢性缺氧诱导的肺动脉高压模型以及人类特发性肺动脉高压样本中,Nox4亚型上调[13],而在野百合碱肺动脉高压模型中报道了Nox1亚型的上调[38]肺泡缺氧被认为是导致HPV和肺动脉重塑的主要因素[8[在我们的COPD患者队列中,P22phox与平均肺压升高有关,我们研究了小鼠模型中慢性缺氧下缺乏P22phox的效果。我们的结果表明p22phox-/-小鼠不受慢性缺氧诱导的血管重塑的影响。最重要的是,本研究全面研究了急性、持续和慢性缺氧阶段的p22phox蛋白。
我们意识到我们研究的局限性。我们纳入了数量相对较少的具有广泛实质和血管病变的终末期COPD患者。通过要求FEV1在该队列中,我们确定存在显著的COPD。由于这是一项产生假设的研究,验证需要一个独立的研究群体。我们研究的另一个局限性是p22phox缺陷小鼠和对照组之间活化巨噬细胞和中性粒细胞的差异可能会影响肺病理学此外,小鼠HPV可能在几个方面与人类HPV不同。验证不同基因敲除物种的结果将是有价值的,但此类模型不可用。此外,我们的慢性模型仅反映缺氧条件下疾病的血管成分,不包括其他方面,如肺泡破坏和肺气肿。
总之,我们的研究结果揭示了p22phox依赖性NADPH氧化酶在低氧条件下调节肺血管张力的重要作用,并表明NADPH氧化酶在生理条件下是有效的。p22phox表达与血管性COPD表型相关。p22phox途径的修饰可能开辟了重要途径一方面用于治疗肺血管重塑,另一方面用于治疗氧合问题。p22phox也可能作为血管性COPD表型的预测因子具有诊断价值。这些观察结果有助于越来越多的证据表明NADPH氧化酶在肺生理学和病理学中扮演重要角色。
补充材料
补充材料
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网上补充资料erj - 01651 - 2016 - _supplement
图S1。激光捕获显微解剖定量实时PCR分析支气管中p22phox表达的室特异性分析(每组n = 8-10)。erj - 01651 - 2016 - _figure_s1
图S2。接受肺移植的COPD患者的肺气肿评分与平均PAP(A)和DLCO(B)的相关性。(n = 18)。erj - 01651 - 2016 - _figure_s2
图S3。p22phox-/-小鼠肺动脉中保存的氯化钾(KCl)、血栓素A2受体激动剂U46619和硝普钠(SNP)诱导的反应。p22phox缺乏没有改变(A) KCl或(B) u46619诱导的离体肺动脉收缩或(C) SNP (10 #956;M)诱导的u46619预缩肺动脉血管舒张。N =4 p22phox+/+和N =4的p22phox-/-。erj - 01651 - 2016 - _figure_s3
图S4.在HPV分析结束时,从p22phox+/+和p22phox-/-小鼠获得的肺总重量(A)或湿/干比(B)没有差异。p22phox+/+的n=6,p22phox-/-的n=8。erj - 01651 - 2016 - _figure_s4
披露的信息
致谢
我们要感谢Sabine Halsegger(生理学,格拉茨医科大学,格拉茨,奥地利),Elisabeth Blanz(路德维希玻尔兹曼研究所肺血管研究所,格拉茨)和Simone Tischler(麻醉学系和重症监护医学,格拉茨医科大学)为他们出色的技术支持。
作者的贡献如下。构想与设计:C. Nagaraj,H. Olschewski,A. Olschewski;研究分析与解释:C. Nagaraj,C.Babeling,M. Pienn,B.M。nagy,p.p.Jain,L.M.Marsh,R.Papp,M. Witzenrath;样品采集,患者临床信息的收集,并确认研究中包括的患者:A. Olschewski;B.加南,W.Klepetko,S.Heschl,H. Olschewski,A. Olschewski;起草重要的知识分子内容的稿件:C. Nagaraj,E.K.Weir,G.Kwapiszewska,H. Olschewski,A. Olschewski;所有作者均阅读并批准了手稿。
脚注
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- 收到了2016年8月19日。
- 接受2017年4月10日。
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