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背景:的角色转换factor-β增长1(TGF-β1)在慢性阻塞性肺疾病仍有争议,但它提出了可以保护粘液分泌过多,因为它能够表达下调粘蛋白的生产。进行的一项研究调查TGF-β的表达1及其II型受体(TGF-βRII)与慢性阻塞性肺病吸烟者支气管腺体的。
方法:TGF-β的表达1和TGF-βRII免疫组织化学检查24吸烟者发生肺癌切除支气管腺体的孤独的边缘结节:12与气流限制(吸烟者慢性阻塞性肺病)和12与正常肺功能。
结果:TGF-β的表达1在支气管腺体相似的两组受试者而TGF-βRII低与慢性阻塞性肺病吸烟者比吸烟者与正常肺功能(p = 0.004)。TGF-βRII里德表达式的值呈负相关的指数,衡量腺大小(p = 0.02,r=−0.50)。
结论:支气管腺体的吸烟者与慢性阻塞性肺病有减少的表达TGF-βRII与支气管腺肿大。这些发现支持的观点缺乏TGF-β信号可能诱发支气管腺体的结构变化,反过来,可以促进粘液分泌过多。
- FEV1,在1秒钟用力呼气量
- FVC、用力肺活量
- 巴勒斯坦权力机构o2,爸爸有限公司2紧张,动脉氧气和二氧化碳
- TGF-β转化生长因子β
- TGF-βRII TGF-βII型受体
- 慢性阻塞性肺疾病
- 转化生长因子β(TGF-β)
- 转化生长因子II型受体(TGF-βRII)
- 粘液分泌过多
来自Altmetric.com的统计
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一个全球公共卫生问题,是一个长期的发病率和死亡率的主要原因。1,2虽然证实吸烟是慢性阻塞性肺病的主要风险因素发展,该病的发病机制仍不完全清楚。3,4它最近暗示转化生长因子β(TGF-β)可能参与COPD的发展,1即使它的作用还存在争议。
在过去TGF-β已经有相当大的兴趣1,一些研究报道这种生长因子表达增加航空公司的吸烟者与慢性阻塞性肺病。5 -7因此建议TGF-β通过纤维化和气道壁增厚,可能导致气流限制在吸烟者的发展。然而,最近,一些研究指出,TGF-β1可能有保护作用。事实上,在动物模型已经清楚地表明,改变,废除TGF-β1信号导致肺气肿的风险增加。8日,9在人类中,遗传研究表明,TGF-β的多态性1基因与更高的生产有关的生长因子是不太常见的与气流限制吸烟者比吸烟者健康,这表明TGF-β1可以预防慢性阻塞性肺病的发展。10日,11
TGF-β的可能机制之一1可能产生一种保护作用是通过切换炎症反应,防止其永存。事实上,它已经表明,TGF-β1协调解决炎症反应,作用于T和B淋巴细胞。12 -14此外,TGF-β1变弱的响应病毒和细菌通过抑制黏蛋白诱导的upregulation Toll样受体的激活。15在这种背景下,据报道,TGF-β1感染后下调黏液生产是至关重要的流感嗜血杆菌在慢性阻塞性肺病是一种常见的病原体。16
虽然TGF-β的角色1信号粘蛋白生产体外已被调查,据我们所知没有研究解决TGF-β的相关性1途径在体内粘液分泌过多。在之前的一项研究表明,吸烟与慢性阻塞性肺病,粘液分泌过多与支气管腺体内的局部炎症过程。17在这项研究中我们旨在扩展这些发现通过分析细胞因子的表达参与粘液TGF-β等生产1,特别是腺的隔间。
TGF-β的表达1和TGF-βII型受体(TGF-βRII) 24吸烟者发生肺癌切除支气管腺体的孤独的边缘结节检查。十二个COPD患者和12肺功能正常。即使我们有组织可以从只有三个不吸烟的话题,我们也决定量化TGF-β的表达1及其受体在这些主题进行比较。一些这项研究的结果已经在其他地方的抽象形式。18日,19
方法
主题
研究人口由24个受试者接受了一个孤独的边缘癌肺切除术。有吸烟史;12有气流限制在1秒用力呼气比用力肺活量(FEV1/ FVC) < 70%,吸入支气管扩张剂(吸烟与慢性阻塞性肺病)和12是无症状与正常肺功能(控制烟民)。十的COPD患者有慢性支气管炎的症状,定义为咳嗽和痰生产发生在本月大部分时间至少三个月一年在前两年的研究。主题与慢性阻塞性肺病没有发作(定义为增加呼吸困难与痰)的数量和质量的变化导致主题就医在月前研究。
出于比较目的我们也包含在分析标本来自三个无烟受试者接受了一个孤独的边缘癌肺切除术。他们没有症状的慢性支气管炎或气流限制(意味着FEV (SD)181 / FVC %) (8)。
所有科目包括在这项研究中被自由的急性上呼吸道感染,没有收到糖皮质激素或抗生素在月前前48小时内手术或支气管扩张剂。受试者non-atopic(负皮肤测试常见的过敏原提取物),没有历史的哮喘和过敏性鼻炎。每个主题进行了一次采访中,胸片、心电图、血常规检查后,与常见的过敏原提取物皮肤测试,术前肺功能测试在本周。本研究中的一些主题包括在以前的报告中。17
研究符合赫尔辛基宣言和通知获得书面同意接受手术。
肺功能测试
肺功能测试包括FEV的测量1和FVC表现如前所述17在所有的科目。预测使用正常的值是那些从没有产品du碳e de l 'Acier(盲肠)。20.为了评估气道阻塞的可逆性科目与慢性阻塞性肺病、肺功能测量是200年15分钟后重复吸入μg舒喘灵。主题与正常肺功能与醋甲胆碱接受吸入的挑战。
组织学
支气管肺或支气管的戒指被获得的叶在手术,远离肿瘤的网站。一个支气管环被选为每个主题,在4%甲醛固定,脱水后,嵌入到石蜡。支气管环被导向和5μm厚串行部分减少TGF-β的免疫组织化学分析1和TGF-βRII表达式。简单地说,部分受到抗原检索揭开抗原在福尔马林固定和石蜡包埋组织部分在微波炉加热8分钟的高功率0.01 mol / l柠檬酸缓冲(pH值6.0),然后用鼠标单克隆抗体anti-TGF-β孵化1(稀释1:20;Genzyme诊断,剑桥,美国马)或多克隆抗体anti-TGF-βRII(稀释1:200;美国生物技术公司,圣克鲁斯,CA)。在孵化主要用生物素抗体治疗的部分阻塞工具包(向量实验室,彼得伯勒、英国)抑制内源性生物素。检测系统都使用了Vectastain ABC工具包(向量实验室)3-amino-9-ethylcarbazole显色底物。部分和迈耶的苏木精复染色。
的形态学测量采用计算机图像分析仪由一个观察者(SC应用成像处理,威尼斯,意大利)。短暂,每个病人的总腺区被确定较低的放大(20×),概述了计算机光标。然后,在高放大(40×),腺泡TGF-β阳性的数量1或TGF-βRII染色被观察者和量化结果表示为腺泡的总数的百分比。积极的腺泡,具体染色必须出现在至少四分之一的腺泡。此外,该地区TGF-β阳性1或TGF-βRII染色提出了与计算机光标在每个小核果和这些地区的总和计算的图像系统。结果表示为腺总面积比例的积极的区域。
里德的指数,衡量支气管腺体的大小,计算通过计算每个支气管腺的最大厚度之间的比例和支气管壁的厚度。17最后,量化粘蛋白腺泡、碱性blue-Periodic酸希夫(PAS)染色进行标识的酸性和中性黏多糖,分别。结果表示为阿尔新blue-PAS之间的比率−和阿尔新blue-PAS+腺泡,此后被称为粘蛋白消极和积极粘蛋白腺泡。
统计分析
组数据被表示为代表(SE)或中位数在适当的范围。与未配对的学生群体之间的差异进行分析t临床试验数据和Mann-Whitney U形态数据的测试。用斯皮尔曼相关系数计算的排名方法。p < 0.05的值被认为是重要的。至少三个复制的形态学参数的测量是由相同的观察者和intraobserver变化评估与变异系数(CV)重复测量。为每个主题履历计算标准差的比值(SD)和三个测量的均值:执行(SD /意味着)×100。
结果
临床研究结果
吸烟与慢性阻塞性肺病和控制吸烟者的特点如表1所示。两组受试者类似的关于年龄、性别、吸烟史(包年)。有7人在控制吸烟者的吸烟与慢性阻塞性肺病和八组。如预期的选择标准,吸烟者与慢性阻塞性肺病有显著降低FEV的价值1预测(%)和FEV1/ FVC比率(%)比控制吸烟者,而两组受试者类似关于动脉氧气和二氧化碳(Pa的紧张关系o2和爸爸有限公司2;表1)。根据黄金标准,三个吸烟者患有慢性阻塞性肺病的患者分为阶段1和9个阶段2。1所有控制吸烟者的肺功能正常和反应乙酰甲胆碱是在正常范围内(PD20.FEV1醋甲胆碱> 1.44毫克,对应于7μmol)。
组织学研究
量化的TGF-β1和TGF-βRII令人满意在所有科目包括在研究中除了一位控制吸烟者的量化TGF-βRII不能执行,因为只有少量的组织。腺泡的总数与慢性阻塞性肺病吸烟者没有差异进行分析和控制吸烟者(中位数(范围)172 (52 - 386)v122 (55 - 384))。同样,腺总面积的两组之间没有差别(1(0.4 - -3.0)毫米2v0.6(0.3 - -2.0)毫米2)。
的百分比TGF-βRII+腺泡在总腺泡在吸烟者慢性阻塞性肺病低于控制吸烟者(48 (7 - 90)%v69 (54 - 100)%;p = 0.004)。当积极的结果表示为百分数区在总腺区、吸烟与慢性阻塞性肺病较低比例的TGF-βRII+面积比控制吸烟者(7 (2)%v11 (5-22)%;无花果1和2,p = 0.012)。相比之下,TGF-β的表达1没有明显不同与慢性阻塞性肺病和控制吸烟,吸烟者可以当结果表示为积极正面的腺泡的比例或百分比的区域(图3)。
个别项(A) TGF-βRII+腺泡腺泡总额(%)和(B) TGF-βRII+面积腺总面积(%)与慢性阻塞性肺病和控制吸烟者支气管腺体的吸烟者。单杠表示中位数的值。
显微照片显示TGF-βRII+腺泡的支气管腺体(A)吸烟与慢性阻塞性肺病和(B)控制吸烟者。箭头表示TGF-βRII+腺泡是染色棕色。原来放大×630。
个人项(A) TGF-β1+腺泡腺泡总数(%)和(B) TGF-β1+面积腺总面积(%)的支气管腺体慢性阻塞性肺病和控制吸烟。单杠表示中位数的值。
当受试者细分根据症状的存在与否的慢性支气管炎(而不是气流限制),TGF-βRII表达与慢性支气管炎(n = 10)吸烟者减少吸烟者相比,没有慢性支气管炎(n = 14)。事实上,慢性支气管炎患者较低的百分比TGF-βRII+腺泡比吸烟者没有慢性支气管炎(48 (32 - 90)%v66 (7 - 100)%;p = 0.01),以及较低的百分比TGF-βRII+面积(7 (3 - 10)%v11 (2-22)%;p = 0.01)。当受试者细分根据他们的吸烟现状,吸烟者之间没有观察到显著差异(n = 9)和人(n = 15)的百分比TGF-βRII+面积(6 (2-22)%v9(3-18)%)或TGF-β1+面积(5(划分)%v6(约)%)。的三个不吸烟的对象的值TGF-βRII TGF-β1表达相同的范围控制吸烟者的中值(范围)TGF-βRII+12 (10 - 12)%,TGF-β领域1+面积13 (-)%。
支气管腺体的大小,以里德的指数表示,吸烟者之间没有明显不同与慢性阻塞性肺病和控制吸烟者(45 (27 - 64)%v38 (17 - 76%))。同样,粘蛋白消极和积极粘蛋白腺泡之间的比例没有明显不同的两组受试者(9 (0-55)%v6 (0 - 97)%)。然而,当所有的受试者认为,吸烟的百分比TGF-βRII+腺泡和的百分比TGF-βRII+地区与里德指数的值负相关(p = 0.02,r=−0.50,p = 0.01,r分别为=−0.54;图4)。同样的,一个重要的趋势百分比之间的相关性观察TGF-βRII+腺泡和粘蛋白消极和积极粘蛋白腺泡之间的比率(p = 0.06,r= 0.40)。粘蛋白阳性发现腺泡在部分沾碱性blue-PAS染色可以用蓝色染色(酸性黏多糖)或紫色(中性黏多糖;图5)。在串行的部分中,TGF-β的表情1和TGF-βRII并不局限于某一特定类型的腺泡,但观察粘蛋白阳性和粘蛋白-腺泡。
关系TGF-βRII+面积腺总面积(%)和里德的指数(%);斯皮尔曼等级相关,p = 0.01,r=−0.54。吸烟与慢性阻塞性肺病用三角形和控制吸烟者的圆圈表示。
显微照片显示碱性blue-PAS染色的吸烟者支气管腺慢性阻塞性肺病。粘蛋白正面的腺泡可以染色(酸性黏多糖)或蓝色紫色(中性粘多糖)如箭头所示,而消极粘蛋白腺泡的箭头表示。原来放大×400。
中性粒细胞浸润支气管腺体的数量是增加了吸烟者吸烟与慢性阻塞性肺病与控制(42 (12 - 88)v11(5-57)细胞/毫米2;p = 0.01),但是这个中性粒细胞浸润与TGF-β没有显著相关1或TGF-βRII表达式。
当TGF-β1和TGF-βRII表达式在支气管上皮细胞检查,这些蛋白质出席极高水平的纤毛和杯状细胞与COPD吸烟,控制吸烟,甚至在不吸烟者。因为这个原因详细量化在上皮细胞不能被执行。
重复测量的意思是简历2.9% TGF-βRII+腺泡;1.3% TGF-βRII+区域;2.7% TGF-β1+腺泡;11%,TGF-β1+区域。
讨论
这项研究表明,吸烟与慢性阻塞性肺病,有一个减少的表达TGF-βRII支气管腺体中与支气管腺肿大。这表明,受损TGF-β信号可能会诱发支气管腺体的结构变化,反过来,可以促进粘液分泌过多。
它最近被证明TGF-β的变化1途径可能参与了慢性支气管炎和肺气肿的发病,慢性阻塞性肺病的主要临床特点。8日,9日,16众所周知,TGF-β1作为负调节粘蛋白生产引起的细菌感染,如Jono和同事所示。16这些作者清楚地表明,感染H流感嗜血杆菌黏蛋白的诱导防御反应的特点是upregulation TGF-β1对这个响应衰减后去除至关重要的传染源。事实上,这些作者发现抑制TGF-βRII途径导致粘蛋白hyperproduction体外。体内已经表明,老鼠Runx3基因敲除,一个转录因子,介导TGF-β信号、粘液分泌过多。21我们发现减少TGF-βRII表达与慢性阻塞性肺病吸烟者,其中大多数慢性支气管炎的症状,支持了这样一种观点:TGF-β通路的变化也可能导致人类的粘液分泌过多。
有趣的是,当我们检查之间的关系TGF-βRII表达和里德的索引我们观察到一个负相关,表明这种受体的表达越低,较大的支气管腺体的大小。此外,当支气管腺的粘液含量分析,有一个趋势的相关性显著这表明较低的表达TGF-βRII,积极粘蛋白腺泡数越高。综上所述,这些观察结果进一步支持TGF-β通路的保护作用在吸烟者粘液分泌过多。
这些发现符合TGF-β最近的假设1可能有一个角色在维持肺内稳态在生理条件下,影响可能会丢失在吸烟者发展慢性阻塞性肺病。10日,22TGF-β类似的角色1在维持组织内稳态以来一直在其它慢性病提出减少TGF-βRII活动中观察到肿瘤发生和动脉粥样化形成的早期阶段。23日,24
TGF-β的概念1可能有保护作用,吸烟者还支持由两个最近的遗传研究表明,多态性TGF-β吗1基因与更高的生产有关的生长因子在健康的吸烟者比吸烟者更频繁和慢性阻塞性肺病。10日,11此外,动物模型的研究强烈建议TGF-β激活和异常信号1在肺气肿的发病机制十分重要,它已经表明,小鼠缺乏激活潜伏TGF-β吗1发展严重肺气肿通过改变巨噬细胞metalloelastase MMP-12。8日,9最近的一项研究表明,类似的机制也发生在人类身上。事实上,它已经表明,TGF-βCOPD患者的肺泡巨噬细胞减少1生产由减少生产TIMP-1平行。25这些发现表明,TGF-β的障碍1与减少antiproteolytic活动可能会导致肺气肿的病变。同样,我们最近发现,TGF-βRII表达严重肺气肿患者的肺泡壁负相关与T淋巴细胞渗透被认为促进肺泡壁的破坏。22
有趣的概念,可以从所有这些研究推断,下调一个信号通路在肺(TGF-β1),它可以促进发展的两个主要COPD-emphysema和慢性支气管炎的临床组件。然而,它应该强调TGF-β的角色1在慢性阻塞性肺病仍有争议,一些研究报告TGF-β增加1信号5 -7和其他人无法复制这些发现。26日,27然而,很难比较我们的发现与他人的,因为与以往的研究不同,我们特别关注支气管腺体。可想而知,TGF-β的表达1及其受体可能的控制下不同因素在不同的肺隔间。
在不同的活动中,TGF-β1扮演着一个关键的角色在免疫反应的决议吗12 -14它可以提出减少表达TGF-βRII可能导致持续的炎症反应。事实上,在目前的研究中我们证实了突出我们之前报道的支气管腺体内嗜中性与COPD吸烟。然而,当我们检查之间的关系TGF-βRII表达和嗜中性粒细胞数量我们发现无显著相关性。这些发现表明,缺乏TGF-β信号直接影响腺增生,粘液分泌过多,但不是在腺体内中性粒细胞浸润。
即使我们支持假设降低了TGF-βRII表达式反映了TGF-β信号下降,另一种解释是,它将导致掩饰的受体由于过度TGF-β绑定。然而,我们认为这是不可能的,因为据报道,掩饰的TGF-βRII发生以极缓慢的速度28和配体的存在无关。29日
我们的研究的一个可能的限制是我们不能包括一组比较健康不吸烟的话题,因为大多数肺癌患者是吸烟者。然而,当我们测量TGF-β的表达1及其受体组织的三个不吸烟的对象是可用的,这是类似于吸烟者肺功能正常。我们研究的另一个可能的限制是潜在的混杂因素会干扰TGF-β的表达。例如,TGF-β被绑定到不同的细胞外基质蛋白30.这种相互作用可能掩盖了分子特异性抗体。这种相互作用可能提高担忧当考虑配体的表达,因为TGF-β1外可以分泌细胞和细胞外基质相互作用的蛋白质。然而,我们相信,我们发现减少TGF-βRII表达式是有效的,因为与配体、受体主要存在于细胞和不太可能与细胞外基质的组成部分。最后,在目前的研究中我们只检查了TGF-β的表达1和II型受体,而TGF-β家庭包括许多不同的配体和受体。因此,我们不能排除这种可能性TGF-β家族的其他成员,尤其是TGF-β2在哮喘是特异表达,也可能在慢性阻塞性肺病有作用。31日
总之,这项研究表明,有减少的表达TGF-βIIR支气管腺体的吸烟者与慢性阻塞性肺病与支气管腺肿大。这些结果表明,TGF-β1信号可能有保护作用的发展在慢性阻塞性肺病粘液分泌过多,发现这有点奇怪。类似的保护作用最近发表在其他慢性疾病,如动脉粥样硬化和癌症TGF-β的地方1传统上被认为有不利影响。
引用
脚注
2005年10月14日在线发表第一
支持的意大利大学和研究和帕多瓦大学(格兰特CPDG 035929)。
利益冲突:没有宣布。