哮喘小鼠的气道平滑肌肥厚与气道反应性增加相关

2011/12/26

   摘要
   原理:哮喘患者观察到气道平滑肌(ASM)质量增加,这与致肥厚和过度增生的刺激导致细胞收缩蛋白增加相关。然而,尚未有证据表明,气道平滑肌肥厚和增生对气道阻力产生功能性影响。
   方法:采用卵清白蛋白(OVA)处理小鼠,诱导急性(3周)和慢性(12周)气道炎症模型。在两个模型中,对呼吸力学和乙酰甲胆碱反应性进行以呼吸机为基础的评价。对气道牛顿阻力(RN)、外周组织阻尼(G)和倒电容(H)的变化与气道平滑肌细胞的增殖、肥厚和凋亡的关系进行研究。
   结果:对处理组(OVA致敏,OVA激发;OVA/OVA)和对照组(OVA致敏,盐水激发;OVA/PBS)的免疫组化分析显示,慢性而非急性OVA/OVA处理小鼠的肺ASM区域显著增加,后者与乙酰甲胆碱刺激后气道阻力增加成正相关。急性OVA/OVA 处理小鼠的ASM增加,凋亡下降,但未在慢性OVA/OVA 处理模型中观察到。慢性OVA/OVA 处理小鼠的ASM表现为肥厚。
   结论:小鼠气道对过敏原的刺激存在暂时性的明显差异。我们结果显示,ASM增殖增加和凋亡下降出现在急性阶段,慢性刺激会出现平滑肌的肥厚和肌肉质量增加,这些变化与气道牛顿阻力增加相关。支气管平滑肌肥厚与其功能存在相关性,这提醒我们可以将调节气道平滑肌肥厚作为哮喘治疗的一个新策略。 

                                                                (陈欣 审校) 
                 Am J Respir Cell Mol Biol. 2011 Nov 22. [Epub ahead of print]



Hypertrophic Airway Smooth Muscle Mass Correlates with Increased Airways Responsiveness in a Mouse Model of Asthma.

Plant PJ, North ML, Ward A, Ward M, Khanna N, Correa J, Scott JA, Batt J.

Source
Clinical Sciences Division, Department of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada; Keenan Research Centre of the Li Ka Shing Knowledge Institute, St. Michael’s, Toronto, Canada.

Abstract 
RATIONALE:
 The increase in airway smooth muscle (ASM) mass observed in asthma results from hypertrophic and hyperplastic stimuli leading to an increase in cellular contractile proteins. However, there is little evidence correlating the relative contribution of hypertrophic and hyperlastic muscle with functional effects on airway resistance. 
METHODS: We performed a ventilator-based assessment of respiratory mechanics and responsiveness to methacholine in a mouse model of acute (3 wk) ovalbumin (OVA)-induced airway inflammation, compared to a chronic (12 wk) model. We correlated functional changes in airways Newtonian resistance (RN), peripheral tissue damping (G) and elastance (H), with the relative contribution of proliferation, hypertrophy and apoptosis to increased ASM mass. 
RESULTS: Immunohistochemical analysis of treated (OVA-sensitized and -challenged; OVA/OVA) and control (OVA-sensitized and saline-challenged; OVA/PBS) mouse lungs showed an increase in ASM area in chronic, but not acute, OVA/OVA treated mice that correlated positively with increased airways resistance to methacholine. Acute OVA/OVA treated ASM exhibited an increase in proliferation with diminished apoptosis, which resolved in the chronic OVA/OVA model. Chronic OVA/OVA treated ASM exhibited hypertrophy. 
CONCLUSIONS: There are distinct temporal differences in the response of mouse airways to antigenic challenge. We report that ASM proliferation and diminished apoptosis occur in the acute phase, followed by the development of smooth muscle hypertrophy and an increased muscle mass with chronic challenge, that correlates strongly with increased airways Newtonian resistance. Identification of a functionally relevant hypertrophic bronchial muscle mass highlights the possibility of regulation of airway muscle hypertrophy as a novel therapeutic target in asthma. 

Am J Respir Cell Mol Biol. 2011 Nov 22. [Epub ahead of print]


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