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Methylprednisolone regulates the dysfunctional TH subsets observed in children with asthma
FU Zhou, YANG Xiqiang, LI Chengrong, et al.
(Children′s Hospital, Chongqing University of Medical Sciences, Chongqing 400014, P.R.China)
【 Abstract 】 Objective In order to observe the clinical effects of a new type of glucocorticoids-methylprednisolone (MP) in the treatment of asthma, and explore the mechanism of MP in the treatment of this disease.Methods 30 asthmatic children were divided into two groups, one as MP-treated group, and the other as control group. All blood samples were collected before and after treatment with MP. The serum IgE, cytokine production in the cultured supernatants of PBMC, and the cytokine mRNA expression were determined by ELISA and RT-PCR methods respectively.Results (1) There were obvious clinical effects observed in the MP-treated patients compared with the controls; (2) MP inhibited both TH1-and TH2-type cytokines; (3) MP inhibited both IFN-γ and IL-4 mRNA expression.Conclusion The anti-inflammatory action of MP in asthma may be associated with its immunomodulatory function, which influences the production of TH1-and TH2-type cytokines and blocks the cascade of inflammation.
【 Subject words 】 Asthma; Cytokine; Immune regulation; Glucocorticoids; Immunoglobulin E
T辅助细胞亚群功能失衡在哮喘发病机理中起重要作用。免疫调节治疗哮喘愈来愈受重视。作为免疫调节剂的皮质激素已广泛用于哮喘防治中，并认为是迄今为止最有效的药物〔1〕。为探讨皮质激素在哮喘治疗中的免疫调节机制，我们系统观察了甲基强的松龙(MP)对哮喘发生中细胞因子网络的作用，现报告如下。
对象与方法
研究对象：30例哮喘发作期住院患儿，均符合婴幼儿哮喘诊断标准〔2〕，随机分为2组，MP治疗组15例，年龄9个月～3岁，平均2.1岁。对照组15例，年龄11个月～2.9岁，平均2岁。2组患儿病情轻重及院外病程无明显差异，均未曾用过皮质激素。两组治疗前和治疗后4 d采血，即刻分离外周血单个核细胞(PBMC)。
方法和临床观察：对照组用抗感染和β2受体兴奋剂(0.5%沙丁氨醇溶液0.25ml加生理盐水至2ml)氧气雾化治疗；治疗组在此基础上每天加用MP 3mg/kg，用5%葡萄糖水20ml稀释后静脉滴注，每天2次，共4 d。观察治疗后咳嗽、喘息、肺部哮喘鸣音消退时间。
细胞培养及细胞因子检测：清晨静脉采血3ml，1ml血清测IgE，2ml肝素抗凝，常规分离PBMC，用含10%小牛血清的RPMI 1640调细胞浓度至106/ml，设自身对照组、植物血凝素组(PHA 100μg/ml)，在37℃ 5%CO2温箱中培养12 h，用于提取总RNA；培养48 h收上清液，于-20℃备测。采用ELISA法测细胞因子IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10及IgE，操作步骤按说明书进行。IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10检测试剂盒由深圳晶美生物工程有限公司提供；IgE试剂盒由上海医科大学华山医院提供。
表2 实验组和对照组患儿治疗前后细胞因子及IgE水平比较(
Table 2. The comparison of cytokine levels of PHA-stimulated PBMC in patients pre-and post-treated with MP(
| Group | IFN-γ | IL-2 | IL-4 | IL-10 | IgE(kU/L) | |
| Control | Pre-treated | 918.7±342.3 | 767.2±245.6 | 118.3±57.2 | 88.2±44.1 | 806.4±334.6 |
| (n=15) | Post-treated | 948.7±358.2 | 811.6±274.9 | 116.6±53.8 | 86.5±40.3 | 782.5±327.2 |
| P value | ＞0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | |
| MP-treated | Pre-treated | 968.4±367.4 | 845.5±298.2 | 136.9±64.7 | 96.7±48.6 | 816.4±347.3 |
| (n=15) | Post-treated | 708.6±283.6 | 616.3±226.6 | 80.6±43.9 | 58.3±32.5 | 421.7±165.6 |
| P value | ＜0.05 | ＜0.05 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 |
逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)：采用改良异硫氰酸胍-酚-氯仿一步法〔3〕，用试剂盒(Gibco, USA)提取培养细胞总RNA。参照文献〔4〕分别测定IFN-γ和IL-4 mRNA逆转录后的扩增产物量。产物经琼脂糖凝胶电泳，溴化乙锭染色，在紫外光下观察并照相。
统计学方法：实验结果以
结果
1.临床疗效观察：MP组咳嗽、喘息、肺部哮鸣音消退及住院时间较对照组明显缩短，见表1。
表1 实验组和对照组患儿治疗后症状、体征消失及住院时间比较(
Table 1. The comparison of remission time of clinical symptom of patients with asthma after treatment(
| Group | n | Cough | Wheezing | Whistling
rale |
Hospitalized
days |
| Control | 15 | 5.4±2.0 | 3.9±1.4 | 4.6±1.8 | 7.5±2.8 |
| MP-treated | 15 | 3.1±1.5 | 2.8±1.0 | 3.2±1.3 | 5.1±2.1 |
| P value | ＜0.01 | ＜0.05 | ＜0.05 | ＜0.05 |
2.治疗前后血清IgE及细胞因子水平：(1) 组内比较：MP组用药后血清IgE及TH产生IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10水平均下降，但IL-4和IL-10下降程度更大，见表2。
以细胞因子(治疗前浓度-治疗后浓度)/(治疗前浓度)×100%作为激素对某些细胞因子的抑制率，则MP对IL-4、IL-10的抑制率分别为41%、37%，对IFN-γ、IL-2的抑制率分别为27%、29%，即MP对前两者的抑制程度明显大于对后两者的抑制程度(P＜0.05)。(2) 组间比较：治疗前两组血清IgE及各细胞因子水平差异无显著性(P＞0.05)。治疗后，MP组血清IgE、IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10水平均显著低于对照组(P＜0.05)，见表2。
3.MP治疗前后对细胞因子的抑制作用：对IFN-γ、IL-4 mRNA表达均有一定抑制作用，但对IL-4 mRNA表达的抑制更明显(图1、图2)。
图1 PHA刺激PBMC后IFN-γ mRNA表达(RT-PCR)
Fig 1. IFN-γ mRNA expression of PBMC stimulated with PHA(RT-PCR)
Lane 1: self-control; line 2: PHA stimulation; lane 3: standard ΦX174HaeⅢ
图2 PHA刺激PBMC后IL-4 mRNA表达(RT-PCR)
Fig 2. IL-4 mRNA expression of PBMC stimulated with PHA(RT-PCR)
Lane 1,2,3 as Fig. 1
讨论
皮质激素治疗哮喘，不论是全身给药或局部吸入，其效果都非常显著。根据哮喘患儿体内存在的TH1类细胞因子(IFN-γ、IL-2)水平低下、TH2类细胞因子(IL-4、IL-10)增多，推测皮质激素的治疗作用可能包括抑制与哮喘有关的细胞因子基因转录和蛋白合成〔5，6〕。Bently等〔7〕用强的松龙治疗哮喘病人，2周后发现支气管肺泡灌洗液(BALF)中表达IL-4、IL-5 mRNA的细胞数下降，而表达IFN-γ mRNA的细胞数增多，同时BALF中嗜酸性粒细胞数减少，临床症状及肺功能明显改善。但也有学者报道地塞米松体外可促进大鼠TH2类细胞因子产生〔8〕。我们从基因转录和蛋白合成两水平观察MP对TH分泌细胞因子的影响，以阐明皮质激素在调节哮喘TH1/TH2细胞功能失衡中的作用。
哮喘治疗组静脉用药后，MP在基因转录和蛋白合成两水平对TH1类因子IFN-γ、IL-2和TH2类因子IL-4、IL-10均产生抑制作用，但对TH2类因子的抑制作用比对TH1类因子强，即IL-4、IL-10下降幅度比IFN-γ和IL-2下降更明显，故使TH1/TH2失衡得到部分恢复。MP治疗后患儿血清IgE浓度显著下降，与临床所见皮质激素抑制Ⅰ型变态反应结果一致。其机制可能与MP抑制IL-4产生有关，IL-4对B细胞生成IgE的促进作用减弱，故血清IgE水平降低。
临床观察发现，MP能迅速改善哮喘患儿的症状和体征，缩短住院天数。因此对发作期患儿应早期应用，以迅速缓解病情。
本文从MP对TH源性部分细胞因子的影响，探讨了皮质激素在哮喘治疗中的作用机理。由于哮喘发病机理复杂，参与的炎症细胞和因子种类众多，因此皮质激素的治疗作用可能还表现在其他方面。进一步研究激素对哮喘等变态反应性疾病的作用机理，对开发新药防治哮喘将有积极的促进作用。
基金项目：阿斯特拉儿童哮喘研究基金资助项目
参考文献
1，Barnes PJ. Immunomodulation as asthma therapy: where do we stand Eur Respir J, 1996, 9(suppl 22):154s-159s.
2，全国儿科哮喘协作组. 儿童哮喘诊断标准和治疗常规. 中华儿科杂志， 1993， 31：222-224.
3，Chomczynski P, Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium tiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal Biochem, 1987, 162:156-164.
4，Sandhya LD, Lagoo AS. A standardized approach to PCR-based semiquantitation of multiple cytokine gene transcripts from small cell samples. Lymphokine Cytokine Research, 1993, 12:59-65.
5，Barnes PJ, Adcock IM, Anti-inflammatory actions of steroids: molecular mechanisms. Trends Pharmacol Sci, 1993, 14:436-441.
6，Paliogianni F, Raptis A, Ahuja SS, et al. Negative transcriptional regulation of human interleukin-2(IL-2) gene by glucocorticoids through interference with nuclear transcription factor AP-1 and NF-AT. J Clin Invest, 1993, 91(4): 1481-1489.
7，Bently AM, Hamid Q, Robinson DS, et al. Prednisolone treatment in asthma: reduction in the numbers of eosinophils, T cells, tryptase-only positive mast cells, and modulation of IL-4, IL-5, and interferon-gamma cytokine gene expression within the bronchial mucosa. Am J Rcspir Crit Med, 1996, 153:S51-S56.
8，Ramirez F, Fowell DJ, Puklavec M, et al. Glucocorticoids promote a TH2 cytokine response by CD4+ T cells in vitro. J Immunol, 1996, 156(7):2406-2412.