罗氟司特抑制吸烟诱导的慢性阻塞性肺疾病大鼠气道黏液高分泌的分子机制研究

目的探讨磷酸二酯酶4抑制剂罗氟司特对慢性阻塞性肺疾病（COPD）大鼠肺组织MUC5AC表达的影响及其分子机制．方法Wistar大鼠随机分为对照组、烟雾组、罗氟司特组、烟雾＋罗氟司特组．对照组和罗氟司特组大鼠置于无烟环境中饲养,烟雾组和烟雾＋罗氟司特组大鼠暴露于有烟环境,免疫组化法检测各组大鼠肺组织MUC5AC、p-ERK1/2及p-JNK1/2的表达,WesternBlot检测MUC5AC、ERK1/2、P-ERK1/2、JNK1/2p-JNK1/2蛋白的表达情况．结果与对照组相比,烟雾组大鼠肺组织MUC5AC的阳性率显著升高．且相关通路分子ERKl／2及JNKl／2的磷酸化水平明显升高．而烟雾＋罗氟司特组MUC5AC的表达水平较烟雾组显著降低,其ERK1/2及JNK1/2的磷酸化水平低于烟雾组．结论磷酸二酯酶4抑制剂罗氟司特可能通过抑制ERK、JNK等通路活化而减少吸烟鼠肺组织MUC5AC的表达,改善COPD．     

黏蛋白MUC5AC在慢性阻塞性肺疾病患者气道中的表达及其临床意义

目的 探讨黏蛋白MUC5AC在慢性阻塞性肺疾病(COPD)缓解期气道中的表达及其临床意义.方法 病例分3组,即COPD组,吸烟对照组及正常对照组.取胸外科手术切除的肺叶并分离出气道,分离和培养上皮细胞,采用ELISA定量检测培养上清中的MUC5AC,同时采用RT-PCR检测培养气道上皮细胞中的MUC5AC mRNA水平.结果 正常对照组气道上皮细胞MUC5AC蛋白水平较低,吸烟对照组和COPD组比正常对照组明显升高(P<0.05),同时COPD组也高于吸烟对照组(P<0.05);正常对照组气道上皮MUC5AC mRNA水平较低,吸烟对照组和COPD组比正常对照组明显升高,同时COPD组也高于吸烟对照组(均P<0.05).结论 吸烟和COPD可导致气道上皮MUC5AC的蛋白及mRNA水平明显升高,并且COPD患者稳定期也存在MUC5AC的高分泌状态,MUC5AC黏蛋白的过度分泌是COPD慢性进行性发展的一个重要因素.     

磷酸二酯酶4抑制剂对大鼠肺粘液分泌的影响

目的探讨磷酸二酯酶4（PDE4）抑制剂YM976对慢性阻塞性肺疾病（COPD）大鼠肺粘液分泌的影响。方法将40只SD大鼠随机等分为4组：正常对照组、药物对照组、COPD模型组、药物干预组。测定支气管肺泡灌洗液（BALF）中的细胞总数和巨噬细胞绝对计数及百分比，阿辛蓝和MUC5AC免疫组化染色检测MUC5AC表达，RT-PCR检测MUC5AC mRNA在肺组织中的表达。结果YM976可以降低丙烯醛诱导的COPD大鼠BALF中的细胞总数和肺泡巨噬细胞计数及百分比，降低其肺组织MUC5AC的mRNA水平和MUC5AC蛋白表达。结论YM976能有效减少大鼠BALF中细胞总数和巨噬细胞数，从蛋白和基因水平抑制大鼠肺组织MUC5AC的表达。     

大鼠肺气肿组织表皮生长因子受体及黏蛋白表达的关系研究

目的检测表皮生长因子受体(EGFR)及黏蛋白MUC5AC在肺气肿大鼠肺组织中的表达,了解EGFR与黏蛋白合成的关系。方法用免疫组织化学染色、Westernblot及RTPCR方法研究吸烟诱导的肺气肿大鼠20例、正常大鼠20例的肺组织EGFR、MUC5AC蛋白和mRNA表达。结果肺气肿组大鼠EGFR蛋白定量和mRNA表达分别为439±084和041±012,均显著高于正常组(分别为250±061和031±008)(P<0001,P<001)。MUC5AC与EGFR表达呈正相关(r=08156,P<001)。结论EGFR参与了吸烟诱导的肺气肿大鼠气道黏蛋白的合成。     

益气化痰方对慢性阻塞性肺疾病大鼠肺泡灌洗液中AQP5、TNF-α和MUC5AC的影响

【目的】观察益气化痰方对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠肺泡灌洗液(BALF)水通道蛋白5(AQP5)及其上游信号通道调节因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和下游信号通道调节因子黏蛋白5AC(MUC5AC)的调节作用。【方法】选用SD大鼠,随机分为空白组,模型组,益气化痰方低、中、高剂量组(剂量分别为7.398、36.99、73.98 g·kg-1·g-1)。除空白组外,其他组均采用香烟熏结合脂多糖气管滴入法复制COPD大鼠模型。采用益气化痰中药煎剂治疗COPD大鼠30 d后取材,观察肺组织苏木精—伊红(HE)染色,采用免疫组织化学法观察AQP5、TNF-α、MUC5AC的表达,酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠肺泡灌洗液(BALF)中AQP5、TNF-α和MUC5AC的含量。【结果】益气化痰汤各剂量组均可改善COPD大鼠的肺组织病理损害,减弱肺组织MUC5AC、TNF-α表达,增强AQP5表达。与空白组比较,模型组肺组织BALF中AQP5浓度显著下降(P0.01),TNF-α和MUC5AC浓度显著升高(P0.01)。与模型组比较,益气化痰方低、中、高剂量组肺组织BALF中AQP5浓度显著升高(P0.01),TNF-α和MUC5AC浓度显著下降(P0.01)。与低、中剂量组比较,益气化痰汤高剂量组作用显著(P0.01)。【结论】益气化痰方对COPD的疗效可能与水通道转运密切相关。     

"通利大肠"对慢性阻塞性肺疾病大鼠气道黏液高分泌的影响

目的 观察"通利大肠"对慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型大鼠气道黏液高分泌的影响,从黏液高分泌角度探讨COPD"从肠论治"的效应机制.方法 采用气管注脂多糖加熏香烟联合造模方法建立COPD大鼠模型,随机分为正常组、模型组、治肺组、治肠组及肺肠同治组.正常组、模型组灌胃生理盐水,各给药组灌胃相应中药,连续14 d.实时荧光定量PCR法及免疫组化法检测支气管组织水通道蛋白5(AQP5)mRNA、黏蛋白5AC(MUCSAC)mRNA水平及蛋白表达.结果 与正常组比较,模型组大鼠气道AQP5 mRNA水平及蛋白表达减少,MUC5AC mRNA水平及蛋白表达增加(P＜0.01).与模型组比较,治肠组AQP5 mRNA水平及蛋白表达增强,MUC5AC mRNA水平及蛋白表达减少(P＜0.01).与治肺组比较,肺肠同治组AQP5 mRNA水平及蛋白表达增强,MUC5AC mRNA水平及蛋白表达减少(P＜0.01).结论 通利大肠,或在治肺的基础上增加通利大肠,均能降低MUC5AC mRNA水平及蛋白表达,增强AQ～mRNA水平及蛋白表达,从而抑制气道黏液高分泌.这可能是COPD"从肠论治"效应产生的作用环节之一.     

甲状腺素对人气道上皮细胞黏蛋白表达的调控

目的 研究甲状腺素对气道黏液分泌的影响及其调控机制.方法 体外培养肺腺癌细胞株A349,给予甲状腺素刺激,用逆转录-多聚酶联反应法(KT-PCR)检测干预前后细胞中黏蛋白(MUC)5AC mRNA含量,酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测培养上清中MUC5AC蛋白含量;用DNA重组技术,构建含荧光素酶报告基因和MUC5AC启动子不同长度片段的嵌合质粒,转染A549细胞,检测其荧光素酶的比活性.结果 甲状腺素能够显著抑制MUC5AC基因转录和蛋白表达(t=5.35,P<0.05),并能使含有启动子序列-1330/+48bp、-1250/+48bp的嵌合质粒表达荧光素酶减少,与对照组相比差异有显著性(分别为t=3.08,P<0.05和t=5.00,P<0.05),但不能减少含有-1200/+48 bp和-1020/+48 bp的嵌合质粒荧光素酶表达(分别为t=0.82,P>0.05和t=0.40,P>0.05).结论 甲状腺素能够抑制MUC5AC的基因转录和蛋白表达,MUC5AC基因5'上游-1.25/-1.20 kb区域存在参与甲状腺素调控该基因表达的调控元件.     

香烟烟雾对气道糖皮质激素受体表达及黏液分泌的影响

目的：探讨香烟烟雾及提取物对大鼠肺及A549细胞糖皮质激素受体（ GR）表达和黏液分泌的影响。方法采用香烟和香烟提取物（CSE）分别诱导大鼠动物模型和A549细胞模型。运用HE染色观察正常大鼠（正常对照组）和熏烟大鼠（模型组）肺组织病理改变,运用Western blot 法检测大鼠肺组织细胞核和细胞质内GR及HDAC2的表达情况,运用MTT法观察CSE对A549细胞存活率的影响,荧光定量PCR检测细胞内MUC5AC和HDAC2的mRNA含量,免疫荧光法观察细胞内GR的分布和表达。结果 HE染色提示模型组较正常对照组肺泡壁毛细血管扩张、充血,泡腔内充盈大量浆液性渗出物;模型组肺组织细胞核和细胞质中GR表达量明显减少（ P＜0.05）,HDAC2表达明显减少（P＜0.05）。 CSE对A549细胞活性的影响呈时间－浓度依赖的趋势,且10％CSE作用24 h可显著降低A549细胞存活率（P＜0.01）;5％CSE作用A549细胞8 h可明显减少HDAC2和MUC5AC的mRNA表达量（ P＜0.01）。免疫荧光结果提示5％CSE可导致A549细胞GR表达减少,且细胞核中变化更加明显。结论香烟烟雾可减少肺组织及肺上皮细胞内GR的表达,并增加黏蛋白MUC5AC的分泌,其机制可能与香烟烟雾减少GR对MUC5AC的转录抑制机制有关。     

过氧化物酶体增殖物激活受体γ在大鼠气道黏液高分泌中的表达及意义

目的 探讨过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)在内毒素诱导大鼠气道黏液高分泌中的作用.方法 将12只雄性SD大鼠随机分为对照组和内毒素组.采用HE染色和阿辛蓝-过碘酸雪夫(AB-PAS)染色进行气道上皮杯状细胞计数及检测气道黏液物质表达.用免疫组化染色及实时定量-PCR检测气道及肺组织黏蛋白5AC(MUC5AC)、PPARγ蛋白及mRNA表达.结果 内毒素组气道上皮杯状细胞积分、气道黏液物质、气道及肺组织MUC5AC、PPARγ蛋白及mRNA表达均较对照组升高(P<0.05).相关性分析显示,内毒素组气道及肺组织PPARγ蛋白表达水平与气道及肺组织MUC5AC mRNA表达水平呈负相关(r=-0.829,P<0.05).结论 PPARγ参与了内毒素诱导气道黏液高分泌的发生.     

肺组织白细胞介素-8与慢性阻塞性肺疾病分级的相关性研究

目的 检测慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者肺组织中白细胞介素(IL)-8的表达并分析其与COPD分级的相关性.方法 采用PT-PCR和酶联免疫吸附试验(ELISA)检测对照组(n=15)、轻度COPD组(n=21)、中重度COPD组(n=15)患者肺组织中 IL-8 mRNA和IL-8蛋白的表达,并分析其与COPD分级、肺功能损害和吸烟的关系.结果 与对照组相比,IL-8 mRNA和IL-8蛋白在COPD患者肺组织中的表达增高,中重度COPD组高于轻度COPD组(P<0.05);IL-8 mRNA和IL-8蛋白在COPD吸烟组的水平高于COPD非吸烟组(P<0.05),但健康吸烟组和健康非烟组的表达无明显差异(P>0.05);IL-8 的表达与COPD分级呈正相关(r=0.81,P<0.05),而与肺功能(FEV1/FVC%, FEV1%pred)呈负相关(r=-0.62,-0.56,P<0.05),与吸烟量(packs-years)呈正相关(r=0.53,P<0.05).结论 IL-8与COPD的分级密切相关,其表达水平可以作为临床观察与治疗的重要指标;吸烟可能是COPD患者肺组织IL-8增高的因素之一.     

氨茶碱和辛伐他汀对慢性阻塞性肺疾病大鼠气道炎症和气道黏液高分泌的影响

目的：观察氨茶碱和辛伐他汀对慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)的防治作用并从气道炎症和气道黏液高分泌角度探讨其作用机制。方法：采用烟熏和大鼠气管内注入脂多糖的方法建立慢阻肺模型。将40只雄性SD大鼠随机均分为对照组、慢阻肺组、氨茶碱组和辛伐他汀组。对照组和慢阻肺组用生理盐水1 mL/100 g灌胃,1次/d;氨茶碱组用氨茶碱溶液(5 g/L)1 mL/100 g灌胃,1次/d;辛伐他汀组用辛伐他汀溶液(0.5 g/L)1 mL/100 g灌胃,1次/d。用肺功能仪检测大鼠肺功能,HE染色观察大鼠支气管、肺组织病理变化,酶联免疫吸附(ELISA)法检测各组大鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)中白细胞介素(IL)-8,IL-17及肿瘤坏死因子(TNF)-α含量,Western印迹法检测大鼠支气管肺组织中黏蛋白5AC和TLR4蛋白的表达,荧光实时定量(RT)-PCR检测大鼠支气管肺组织中黏蛋白5AC mRNA和TLR4 mRNA的表达。结果：慢阻肺组支气管、肺组织改变及肺功能变化符合慢阻肺病理生理特点。与对照组相比,氨茶碱组和辛伐他汀组支气管肺组织均出现不同程度的损伤,但损伤程度轻于慢阻肺组。慢阻肺组各项肺功能指标均明显低于对照组(均P<0.01),而氨茶碱组和辛伐他汀组均明显高于慢阻肺组(均P<0.01),辛伐他汀组呼气峰值流量明显高于氨茶碱组(P<0.01)。慢阻肺组BALF中IL-8,IL-17及TNF-α含量均明显高于对照组(均P<0.01),而氨茶碱组和辛伐他汀组均明显低于慢阻肺组(均P<0.01),氨茶碱组BALF中IL-8,IL-17及TNF-α含量均明显低于辛伐他汀组(均P<0.05)。慢阻肺组支气管肺组织黏蛋白5AC mRNA和TLR4 mRNA及其蛋白的表达水平均明显高于对照组(均P<0.01);而氨茶碱组和辛伐他汀组均明显低于慢阻肺组(均P<0.05),且两组间差异无统计学意义(均P>0.05)。结论：氨茶碱和辛伐他汀可降低慢阻肺模型大鼠BALF中IL-8,IL-17及TNF-α水平,抑制支气管肺组织中黏蛋白5AC和TLR4蛋白的表达,通过减轻气道炎症和气道黏液高分泌作用来达到防治慢阻肺的目的。     

阳和平喘颗粒对哮喘大鼠气道黏液高分泌的影响

目的 观察阳和平喘颗粒对哮喘大鼠气道黏液高分泌的干预作用,探究其作用机制.方法 将50只清洁级SD大鼠随机分为正常组、模型组、阳和平喘颗粒低剂量组、阳和平喘颗粒高剂量组和地塞米松组,每组10只.采用卵清蛋白成功诱发大鼠哮喘后,并予相应药物干预8周.阿尔辛蓝过碘酸雪夫氏染色,光镜下观察气道杯状细胞;采用免疫组织化学法检测大鼠气道黏蛋白5AC（mucin 5AC,MUC5AC）的表达水平;采用Western blot、RT-PCR分别检测大鼠肺组织转化生长因子β1（transforming growth factor beta 1,TGF-β1）蛋白及其mRNA表达水平.结果 阳和平喘颗粒高、低剂量组及地塞米松组大鼠气管可见少量黏液分泌,未见明显杯状细胞增生;与模型组比较,阳和平喘颗粒高、低剂量组及地塞米松组大鼠气道组织杯状细胞面积和MUC5AC蛋白表达水平,以及肺组织TGF-β1蛋白及TGF-β1mRNA表达水平均显著降低（P＜0.01）;阳和平喘颗粒高剂量的效应显著优于低剂量,呈现明显的剂量依赖性（P＜0.01）.结论 阳和平喘颗粒可降低哮喘大鼠气道黏液高分泌,机制可能与其下调肺组织TGF-β1蛋白及其基因表达水平,抑制MUC5AC生成有关.     

水通道蛋白1对气道高反应大鼠粘液高分泌的影响

目的:本实验观察臭氧应激后大鼠肺组织AQP1的表达对气道粘液的量和质影响。方法:30只SD大鼠随机分为3组:正常对照组;臭氧应激组;臭氧应激+地塞米松治疗组;每组10只。分组检测支气管分泌粘蛋白总量、肺组织粘蛋白基因MUC5AC表达改变和臭氧应激后肺组织AQP1的量,分析它们之间的相关性。结果:大鼠肺组织有MUC5AC表达,臭氧应激数天后,大鼠气道粘液分泌量明显增加,且MUC5AC表达随之增多,两者呈现正相关趋势。随着AQP1的表达下降,气道高反应大鼠粘液分泌量明显增多,MUC5AC的表达也增多。提示AQP1的表达与气道粘液分泌总量呈现负相关的趋势;AQP1的表达与粘液中的MUC5AC表达呈现负相关的趋势。结论:在气道高反应性过程中,粘液高分泌状态与MUC5AC的表达水平有关,AQP1的表达下调可增加支气管粘液的分泌量和MUC5AC的表达。     

痰热清注射液对慢性阻塞性肺疾病模型大鼠气道黏液高分泌的影响?

目的：观察痰热清注射液对慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)模型大鼠气道黏液高分泌的影响,探讨“清热化痰”的效应机制。方法采用简单随机法将 SD 大鼠60只分为正常组、模型组和痰热清组,每组20只。采用香烟烟熏加气道内滴注脂多糖的方法建立 COPD 大鼠模型,于实验第41日开始,痰热清组予痰热清注射液、模型组及正常组予生理盐水腹腔注射,1次/d,连续10 d。运用实时荧光定量聚合酶链式反应法(real-time polymerase chain reaction,RT-PCR)检测大鼠肺组织中黏蛋白5AC(MUC5AC)mRNA 水平,并观察肺组织病理形态的变化。结果RT-PCR 检测显示,痰热清组 MUC5AC mRNA 的表达程度较模型组低(P <0.05)。病理学检测(HE 染色)示模型大鼠肺组织出现肺泡壁破裂、肺泡腔扩大、肺泡融合,并伴有炎细胞浸润。过碘酸雪夫染色(AB-PAS)下可见痰热清组大鼠支气管黏膜上皮内杯状细胞较模型组明显减少,痰热清组PAS 阳性区域面积明显小于模型组(P <0.05)。结论痰热清注射液能抑制 COPD 模型大鼠 MUC5AC mRNA 的表达,并可能藉此减轻气道黏液高分泌,改善气道阻塞。     

慢性阻塞性肺疾病大鼠支气管肺组织EGR-1、PDGF-BB的表达及普米克令舒干预的影响

目的:探讨早期生长反应因子-1(EGR-1)、血小板源性生长因子-BB(PDGF-BB)在慢性阻塞性肺疾病(COPD)发病机制中的作用,并评价普米克令舒在COPD治疗中的效果。方法:用烟熏加气管内灌注内毒素的方法复制COPD大鼠模型,造模完成后给予雾化吸入普米克令舒两周,观察1周、2周、4周组,普米克干预组及各对照组大鼠的支气管肺组织病理变化,进行免疫组织化学染色和定量图像分析,以检测EGR-1、PDGF-BB蛋白质表达水平。结果:1各时间点模型组大鼠均有不同程度的COPD的病理改变,各对照组病理结构基本正常。普米克干预组与干预对照组相比病理表现无明显改善。2各时间点模型组大鼠肺间质结缔组织、支气管壁及小血管壁内可见棕黄色颗粒状或细丝状的EGR-1、PDGF-BB蛋白阳性染色。模型1周、2周、4周组大鼠的支气管肺组织中EGR-1、PDGF-BB的积分光密度(IOD)值与各对照组相比均有显著性差异。模型1周、2周、4周组大鼠的EGR-1、PDGF-BB的IOD值也有显著性差异。3雾化吸入普米克令舒后EGR-1、PDGF-BB表达与对照组相比均有明显下降。4EGR-1和PDGF-BB表达呈正相关。结论:1EGR-1、PDGF-BB可能参与COPD气道炎症进展。2EGR-1与PDGF-BB的表达水平呈正相关,二者的诱导表达机制尚需进一步研究。3COPD激素吸入两周可以降低EGR-1、PDGF-BB的表达水平,但并未引起明显病理改变。     

MUC5AC EXPRESSION UP-REGULATION GOBLET CELL HYPERPLASIA IN THE AIRWAY OF PATIENTS WITH CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE

Objective To determine the number of goblet cells, the change of MUC5AC expression in chronic obstructive pul monary disease (COPD) patients and the relationship of smoking with goblet cell, MUC5AC, and lung function. Methods Eighteen patients undergoing lung resections for a solitary peripheral carcinoma were classified by lung function as having COPD. Twenty patients with normal lung function served as the control group. Normal lobe bronchioles far away from the lesion site were taken for paraffin section. Goblet cells were identified by AB/PAS staining and the ex pressionof MUC5AC in the paraffin's section was tested by immunohistochemistry. Results Goblet cell hyperplasia was observed in the COPD group. The positive rate of goblet cell in COPD group (0.20% ± 0.10%) was significantly higher than that in the normal lung function group (0.13% ± 0.06%, P ＜ 0.05). The positive rate of MUC5AC expression in the COPD group (0.27% ± 0.09%) was higher than that in the normal lung function group (0.20% ± 0.10%, P ＜0.05).The positive rate of goblet cell in smokers (27.93% ± 9.00%) of the COPD group and normal lung function group was higher than that in non-smokers (17.70% ± 9.37%, P ＜ 0.05), while MUC5AC expression had no significant difference between smokers and non-smokers (17.88% ± 6.44% and 10.88% ± 7.10%, respectively). Conclusion For COPD patients with declined lung function, there were goblet cell hyperplasia and increased expres sion of MUC5AC. MUC5AC expression up-regulation may due to goblet cell hyperplasia. Smoking may be an important factor for goblet cell hyperplasia.     

哮喘小鼠肺和下丘脑组织中γ-氨基丁酸受体ARα的表达

目的:观察哮喘小鼠肺和下丘脑组织中GABAARα表达的变化。方法:成年清洁级雌性BALB/C小鼠30只,按随机数字表法分为对照组、哮喘组(卵蛋白致敏)和地塞米松组(卵蛋白致敏,激发前腹腔注射地塞米松1mg/kg进行干预),每组10只。对小鼠肺组织进行病理学观察和糖原染色,用免疫组化SP法、RT-RCR检测肺组织及下丘脑中GABAARα蛋白和mRNA的表达水平,RT-RCR法测肺组织中MUC5AC mRNA的表达。结果:哮喘组小鼠气道黏膜充血水肿,黏膜层增厚,支气管壁及血管壁周围有较多炎症细胞浸润,杯状细胞增多;地塞米松组上述表现较哮喘组减轻。3组小鼠肺组织中GABAARα mRNA和蛋白的表达、下丘脑组织中GABAARα mRNA和蛋白的表达、肺组织中MUC5ACmRNA的表达差异均有统计学意义(F=4.762、113.196、145.468、54.860和128.947,P<0.01);哮喘组上述指标均高于对照组(P<0.05);地塞米松组上述指标均低于哮喘组(P<0.05),但仍高于对照组(P<0.05)。哮喘组小鼠下丘脑和肺组织中GABAARα蛋白表达水平、mRNA的相对表达量呈正相关(r分别为0.791、0.740,P<0.05),肺组织中MUC5AC与GABAARα mRNA的相对表达量呈正相关(r=0.814,P<0.01)。结论:GABAARα高表达可能诱发气道黏液的过度分泌,与哮喘发病密切相关;GABA系统可能与哮喘的中枢神经调节有关。     

Role of extracellular signal-regulated kinase 1/2 in cigarette smoke-induced mucus hypersecretion in a rat model

Background  Airway mucus hypersecretion is an important pathophysiological feature of chronic obstructive pulmonary disease, which is closely associated with cigarette smoking. However, the signal transduction pathway from the cell surface to the nucleus through which cigarette smoke causes upregulation of mucin gene expression is not well known. This study was designed to investigate the role of extracellular signal-regulated Kinase 1/2 (ERK 1/2) in airway mucus hypersecretion induced by cigarette smoke in rats.

Methods  A rat model of airway mucus hypersecretion was induced by exposure to cigarette smoke for 4 weeks．Rats exposed to inhalation of cigarette smoke or normal saline were given an intraperitoneal injection of U0126, a specific MEK1 kinase inhibitor, at doses of 0.25 mg/kg, 0.5 mg/kg and 1 mg/kg for 14 days. Expression of MUC5AC mRNA and protein, ERK 1/2 and phosphorylated-ERK 1/2 (p-ERK 1/2) were detected by RT-PCR, immunohistochemistry and Western blotting.

Results  Cigarette smoke significantly increased airway goblet cells metaplasia, induced the overexpression of MUC5AC mRNA and protein in bronchial epithelia, and increased the ratio of p-ERK 1/2 and ERK 1/2. U0126 significantly attentuated the expression of MUC5AC mRNA and protein induced by cigarette smoke (P <0.05). Moreover, there was a significant positive correlation between the ratio of p-ERK1/2 to ERK1/2 and the expression of MUC5AC mRNA and protein (P <0.05).

Conclusions  Inhibition of ERK 1/2 by U0126 decreased the ratio of p-ERK 1/2 to ERK 1/2 and expression of MUC5AC mRNA and protein. ERK 1/2 may play an essential role in cigarette smoke-induced mucus hypersecretion in vivo.