文摘

增强的释放活性氧激活中性粒细胞炎症性肠病的发病机制中发挥了重要的作用。我们之前报道,吸入氡激活抗氧化功能在各器官的老鼠。在这项研究中,我们研究了吸入氡的保护作用在葡聚糖硫酸酯钠- (DSS)诱导结肠炎小鼠受到DSS 7天。只老鼠连续处理空气(假的)或氡的浓度2000 Bq / m³从DSS的前一天,政府的结肠炎归纳。结果吸入氡抑制疾病活动指数的高程和组织学损伤分数由DSS诱导。基于肿瘤坏死因子-α的变化在等离子体和结肠髓过氧化物酶活性,结果表明,吸入氡抑制DSS-induced结肠炎症。此外,氡吸入引起的结肠DSS的抑制脂质过氧化作用。抗氧化剂水平(超氧化物歧化酶和总谷胱甘肽)后的冒号DSS政府与氡小鼠显著高于与骗局。这些结果表明,吸入氡抑制DSS-induced结肠炎结肠通过增强抗氧化功能。

1。介绍

克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)是两个主要类型的炎症性肠病(IBD),这是发生在肠道慢性炎症疾病。虽然他们的病因仍然不明,炎症性肠病现在在许多国家大量健康问题。炎症性肠病的患病率在日本自1980年代以来一直在迅速增长;特别是,UC患者的数量远远高于CD [1]。在西方国家,1 1000人患有炎症性肠病(2]。目前,甾体药物通常用于治疗炎症性肠病;然而,使用这些药物是有限的,由于他们的负面影响3]。

加州大学是一个复发性炎症性疾病主要包括结肠黏膜和黏膜下层。中性粒细胞积聚在肠道粘膜上皮隐窝和直接与临床疾病活动和上皮损伤在加州大学(4]。一旦激活大量的中性粒细胞和巨噬细胞,这些细胞进入结肠黏膜受伤,导致生产过剩的活性氧(ROS),如超氧化物自由基()、过氧化氢(H₂O₂)和氢氧自由基(^•哦)4]。活性氧与细胞膜高活性。当他们接近细胞膜,生成诱导氧化应激和氧化膜磷脂脂质过氧化反应和DNA,这可能导致基因突变和炎症,最终导致癌症(5]。

据报道,低剂量辐射诱导激活的生物防御系统。例如,低剂量X -或γ-射线变弱胶原诱导关节炎通过抑制促炎细胞因子和自身抗体生产,建议抗炎作用的增强6]。此外,我们此前报道称,低剂量(0.5 Gy) X -或γ-射线增加抗氧化物质(例如,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH))和抑制氧化损伤如诱使小鼠的脑水肿(7]。可能是高度低剂量辐照导致氧化应激相关疾病的抑制或治疗如糖尿病(8]。

治疗使用氡(^222年Rn)从radon-enriched水和挥发性主要排放α射线,执行ROS-related骨关节炎等疾病(9和支气管哮喘10在Misasa、日本和Badgastein,奥地利。明确治疗的机制,我们调查了氡吸入对小鼠的影响。我们之前报道,氡吸入诱导抗氧化物质在许多器官,如大脑、心脏、肺、肝脏、胰腺、肾、小肠的老鼠(11]。此外,我们最近表明,氡吸入酒精诱发肝病(抑制12),体外实验1型糖尿病(13],carrageenan-induced炎症小鼠爪子水肿(14]。这些发现表明吸入氡有抗氧化和抗炎作用与低剂量X -或相似γ-射线;然而,还没有报告的影响吸入氡在结肠抗氧化功能。如果在结肠吸入氡激活抗氧化功能,它的使用对结肠炎极有可能是有益的;然而,还没有报告对结肠炎吸入氡的保护作用。

葡聚糖硫酸酯钠(DSS)的结肠炎模型被广泛认为是一个好的模型实验结肠炎人类UC因为它有相似之处。在这项研究中,我们研究了以下生化和组织学参数评估的影响吸入氡DSS-induced结肠炎:髓过氧化物酶(MPO)、一氧化氮(NO)、肿瘤坏死因子-α(TNF -α),SOD,猫,总谷胱甘肽(tGSH),脂质过氧化水平,和组织学。

2。材料和方法

2.1。动物

雄性BALB / c小鼠(7周的年龄,大约23 g(体重)从克丽购买日本公司(日本东京)。他们被安置在老鼠的笼子里(4老鼠在每个)与木屑被褥、控制温度(°C),和一个预设光暗周期(十二12 h)。他们喂东方MF饮食(东方酵母有限公司,东京,日本)和正常饮用水随意在所有实验时间。伦理批准从动物实验获得实验设计是日本冈山大学的委员会。

2.2。氡接触系统

吸入氡进行了使用氡接触系统由作者(14]。虽然系统是一种全身暴露,它允许的评价在活的有机体内氡及其生理影响的行为。浓度的氡子核曝光盒很低而共存氡的浓度。氡子核的贡献可以忽略不计(实验动物研究结果15]。

尽管低剂量照射激活抗氧化功能的早期阶段,这些功能逐渐接近正常水平在几天内(16];然而,持续低剂量辐照也激活抗氧化功能(17]。在这项研究中,老鼠不断吸入氡的浓度2000 Bq / m³8天,除了每天早上1 h在动物保健。老鼠笼子的氡浓度是由参考我们的先前的研究。我们以前报道,吸入氡浓度的1000和2000 Bq / m³有抗炎作用,最好是在2000 Bq / m³超过1000 Bq / m³(18]。氡浓度测量使用监视器(cmr - 510;Femto-Tech Inc .,卡莱尔,哦,美国)。

2.3。实验的程序

7天的驯化后,小鼠体重和分成四组:虚假的吸入(控制),只吸入氡(Rn),虚假的吸入与DSS政府(假+ DSS)和吸入氡与DSS政府(Rn + DSS)。每个实验组由8老鼠。只老鼠每组治疗与空气氡(假的)或8天。老鼠在假+ DSS和Rn + DSS组诱导结肠炎用蒸馏水代替正常饮用水含3% DSS(分子量,4000;Wako纯化学工业有限公司,日本大阪)持续7天。

所有老鼠死在7天后DSS政府用很深的乙醚麻醉和收集血液从心脏和TNF -α试验在等离子体。等离子体是通过在3000×g离心5分钟在4°C。结肠(从肛门边缘的回盲肠的结)很快就被切除,使用游标卡尺测量长度。然后洗10毫米磷酸缓冲溶液(PBS)。DSS政府以低分子量导致近端结肠粘膜严重损伤(19];因此,近端结肠从中间被用来测定生化活动和组织学。这些样本存储在−80°C,直到在生化检测中使用或在10%福尔马林固定的组织学检查。

2.4。戴的评估分数和体重增加

评估的严重性结肠炎、疾病活动指数(DAI)得分和体重每天监测。傣族分数确定方法的基础上,田中et al。20.]。短暂,傣族的分数计算腹泻得分之和和血腥的凳子上得分(表1)。身体体重增加的速度在每一个鼠标的定义由以下公式:

2.5。组织学

组织样本固定在10%福尔马林是嵌入在石蜡。六micrometer-thick组织部分准备和苏木精和伊红染色(他)来评估黏膜损伤。损失计算方法的基础上,荒木等。21]。短暂,损坏得分的总和计算三个参数:表面上皮损失,地下室的破坏,和炎性细胞浸润黏膜(表2)。

的部分也与阿尔新蓝染色评估杯状细胞的存在。我们计算数量的阿尔新blue-positive杯状细胞单位使用ImageJ软件(美国国家卫生研究院,马里兰州贝塞斯达)。

2.6。生化检测

小鼠结肠均质在1 M Tris-HCl缓冲区包含5毫米ethylendiaminetetraacetic酸(EDTA) (pH值7.4)在冰上。匀浆离心机在12000 g×45分钟在4°C和上层清液用于测定SOD和CAT的活性。测量了SOD活性氮蓝四唑(电视台)还原法(22和光纯]使用Wako-SOD测试(kouichi化工、有限公司,有限公司,大阪,日本)。简单地说,抑制的程度减少电视台使用分光光度计测量在560海里。一个单位的酶活性抑制电视台减少被定义为50%。

猫活动测量H₂O₂减少速度37°C和化验在240 nm使用分光光度计(23]。分析混合物由50μL 1 M Tris-HCl缓冲区包含5毫米EDTA (pH值7.4),900年μ10毫米的L H₂O₂,30μL本水,20μL结肠上层清液。活动是计算使用7.1×10的摩尔消光系数⁻³米⁻¹厘米⁻¹。猫的活动是通过H的数量来衡量的₂O₂分裂的猫在37°C。上层清液的反应是由加法。

使用Bioxytech tGSH含量测定谷胱甘肽- 420试验装备(OXIS保健品公司,波特兰,或美国)。短暂,冒号是悬浮在10毫米PBS (pH值7.4),与冰冷的7.5%三氯乙酸溶液混合,然后在冰上均质。匀浆是离心机在3000 g×10分钟。上层清液用于试验。tGSH内容使用分光光度计测量在420海里。这个实验是基于形成发色团的thione,其吸光度,以420海里,是直接与tGSH浓度成正比。

法律流程外包(丙二醛(MDA)含量化验使用Bioxytech法律外包- 586试验装备(OXIS保健品公司,波特兰,或美国)。短暂,结肠均质在20毫米PBS (pH值7.4)冰。均化之前,10μL(0.5丁羟甲苯乙腈是每毫升组织匀浆。均质化后,匀浆是离心机在15000 g×10分钟在4°C,上层清液用于试验。MDA测定基于显色试剂的反应,N-methyl-2-phenylidole, MDA在45°C。彩色的光密度产品使用分光光度计在586海里。

MPO活性测定使用髓过氧化酶(MPO)比色活动分析工具包(BioVision, Inc .,苗必达、钙、美国)。短暂,结肠均质MPO分析缓冲区和匀浆是离心机在13000 g×30分钟在4°C。浮在表面的收集,与MPO测定混合缓冲和MPO衬底,在室温下孵化1 h,然后混合tetramethylbenzidine调查。使用分光光度计吸光度是阅读412海里。

布拉德福德的蛋白质含量测定方法(24使用蛋白量化Kit-Rapid] (Dojindo分子技术,Inc .,熊本,日本)。

没有使用硝酸盐或亚硝酸盐测定比色测定试剂盒(牛津大学生物医学研究公司,牛津,美国)根据制造商的建议。

肿瘤坏死因子-α测定了酶联免疫吸附测定(ELISA)使用鼠标TNF -α酶联免疫试剂盒(日本群马县,Shibayagi有限公司)根据制造商的建议。

2.7。统计分析

数据给出平均值±标准平均误差(SEM)。四组之间的差异的统计学意义是由图基的测试。被认为是显著的。

3所示。结果

3.1。一般的观察结肠炎

没有明显差异的用水量在每组结肠炎感应(数据没有显示)。傣族得分,结肠炎的严重程度的一个指标,几乎是0在对照组和Rn组。戴假+ DSS集团得分显著升高1天内结肠炎感应的开始。同样,在Rn + DSS组,2天内傣族得分显著升高;然而,戴在3 - 7天生活质量得分显著降低Rn + DSS组比假+ DSS组(图1(一))。

身体体重增加的速度在假+ DSS组显著结肠炎的第3天开始减少感应与对照组相比。同样,Rn + DSS组明显开始减少在7天的结肠炎感应与对照组相比。然而,在3 - 7天在Rn + DSS组显著高于在假+ DSS组(图1 (b))。

在实验的最后,没有明显差异在结肠Rn组和对照组之间的长度。结肠长度在假+ DSS和Rn + DSS组与对照组相比明显缩短DSS管理;然而,在Rn大大延长长度+ DSS组比假+ DSS组(图1 (c))。

3.2。组织学检查

在HE-stained部分,结肠形态学变化并没有观察到在Rn组与对照组相比。组织学损伤评分在假+ DSS和Rn + DSS团体被DSS政府与对照组相比显著增加;然而,得分显著低于Rn + DSS组比假+ DSS组(图2)。

在阿尔新中部分,没有明显差异杯状细胞的数量单位Rn组和对照组之间。假+ DSS组数量显著减少了DSS管理与对照组相比;然而,Rn + DSS组显著高于在假+ DSS组(图3)。

3.3。吸入氡对炎症反应的影响后物质和结肠炎归纳

评估的影响氡吸入抗炎反应,TNF -α和MPO化验后吸入氡。肿瘤坏死因子-没有明显差异α在等离子体和MPO水平活动之间的结肠Rn组和对照组(图4)。

接下来,我们评估是否吸入氡抑制炎症引起的DSS管理。肿瘤坏死因子-α水平在等离子体和MPO活性在结肠假+ DSS组与对照组相比均有显著增加了DSS政府;然而,他们在Rn + DSS组显著低于在假+ DSS组(图4)。

3.4。氡的影响吸入后抗氧化剂物质和结肠炎归纳

评估氡吸入抗氧化功能的影响,SOD, CAT, tGSH,法律事务外包,没有化验后吸入氡。首先,我们评估是否吸入氡激活抗氧化功能。SOD活性和tGSH内容在结肠Rn组明显高于对照组(数字5(一个)和5 (c))。在猫的活动没有明显差异结肠癌和Rn组和对照组之间没有在等离子体(数字5 (b)和5 (e))。法律流程外包水平,氧化损伤的指标,在结肠在Rn组比对照组显著降低(图5 (d))。

接下来,我们评估是否吸入氡抑制氧化损伤引起的DSS管理。结肠中SOD活性和tGSH内容虚假的+ DSS组与对照组相比明显减少了DSS管理;然而,他们在Rn + DSS组显著高于在假+ DSS集团(数字5(一个)和5 (c))。法律流程外包水平结肠和虚假的没有水平等离子+ DSS集团被DSS政府与对照组相比显著增加;然而,他们在Rn + DSS组显著低于在假+ DSS集团(数字5 (d)和5 (e))。

4所示。讨论

氡溶解在血液进入气体交换室血液被运送到许多组织和有刺激作用25]。我们已经表明,吸入氡激活等生物防御系统抗氧化功能和抗炎功能在老鼠体内的各种器官;然而,吸入氡的生理影响结肠从来没有检查过。因此,我们首次研究了吸入氡的影响在结肠炎症和抗氧化剂物质。我们的研究结果表明,吸入氡显著增加SOD等抗氧化剂在结肠,表明抗氧化功能的增强。这些发现表明,氡吸入可能有助于防止氧化应激相关疾病在结肠。

DSS政府诱发某些结肠炎的典型症状,如傣族高程,身体减肥,缩短结肠(26,27]。在这项研究中,DSS管理引起的上述症状;然而,他们被吸入氡明显抑制。这些发现表明,吸入氡抑制DSS诱导结肠炎。

DSS管理导致组织损伤等表面上皮损失和炎性细胞过滤到粘膜(27]。杯状细胞的损失也是DSS-induced结肠炎的病理特征之一(27]。在这项研究中,DSS政府诱导结肠损伤严重,所代表的组织损伤评分升高和杯状细胞减少;然而,他们被吸入氡明显抑制。这些发现进一步证实声称吸入氡对结肠有保护作用。

中性粒细胞的浸润到结肠组织导致粘膜损伤引起的活性氧释放激活中性粒细胞,这损害进一步刺激中性粒细胞的浸润通过促炎细胞因子的诱导,尤其是TNF -α(4,28]。肿瘤坏死因子-α是炎症反应的主要中介,结肠炎症密切相关的加州大学(29日]。MPO中发现的一种酶是中性粒细胞;因此,它是一个很好的炎症的标志除了TNF -α。我们的研究结果表明,TNF - DSS政府诱导高α在等离子体和结肠中MPO活性;然而,他们被吸入氡显著下降。这些发现表明,吸入氡抑制结肠炎症引起的DSS管理。这些发现表明,氡吸入减少粘膜损伤和抑制中性粒细胞的进一步渗透到粘膜通过减少活性氧的毒性。

进一步阐明机制,抑制结肠炎、结肠和等离子体的抗氧化剂物质调查。DSS政府引起的激活中性粒细胞产生活性氧,从而引起细胞膜磷脂过氧化(脂质过氧化作用)4]。此外,结肠炎和高的严重程度之间的关系没有合成UC患者和结肠炎动物模型(已获得了高度的关注30.]。据报道,TNF -α诱发的表达诱导一氧化氮合成酶(间接宾语),导致急剧上升的合成(31日]。SOD的不足或增加生产,与没有反应产生活性氮物种(RNS)如过氧亚硝基),这是一个高度毒性药物,可引起氧化/ nitrosative压力和功能障碍在细胞膜和胞内蛋白(30.]。另一方面,SOD在保护细胞免受氧化损伤中扮演一个重要的角色转换在H₂O₂。猫变换产生H₂O₂在H₂O以及谷胱甘肽。许多研究表明,抗氧化剂代理对化学物质诱导结肠炎是有益的。例如,SOD政府抑制DSS-induced结肠炎结肠(通过减少ROS水平32),类似的结果在三硝基苯磺酸(TNBS),诱导结肠炎模型大鼠(33]。另一份报告表明,活性氧清除剂药物抑制DSS-induced结肠炎(21]。我们在这项研究结果类似于这些情况。抗氧化功能在结肠Rn + DSS组显著高于在假+ DSS组。这些发现表明,氡吸入抑制DSS-induced结肠炎结肠通过增强抗氧化功能。

炎症性肠病是一种慢性和复发性炎症性疾病。在这项研究中,吸入氡抑制DSS-induced结肠炎急性期;然而,目前尚不清楚是否吸入氡是有益的对慢性结肠炎症在炎症性肠病。几项研究表明,低剂量照射对慢性炎症疾病有益。例如,低剂量X-irradiation抑制糖尿病诱发心脏炎症在1型糖尿病模型鼠(34]。在临床实践、氡的治疗效果治疗慢性炎症性疾病,如支气管哮喘(已报告10]。氡吸入低剂量照射也有类似的效果;因此,它可能导致慢性炎症的治疗炎症性肠病。在这一点上需要进一步的研究。

免疫因素也在结肠炎的发病机制中扮演重要的角色。Anezaki等人报道,interleukin-8(引发)级别MPO水平密切相关的粘膜发炎加州大学(35]。在UC患者中,引发信使rna被发现主要在巨噬细胞和中性粒细胞和结肠上皮细胞(36]。此外,增加引发的生产肽和引发mRNA表达观察粘膜发炎的加州大学(37]。这些发现可能表明引发neutrophil-activating物质从中性粒细胞释放活性氧。在这项研究中,吸入氡在肠道免疫的影响没有检查。目前还不清楚是否吸入氡抑制DSS诱导结肠炎通过直接抑制中性粒细胞激活。更详细的研究从肠道粘膜免疫因素的角度将必要的机制,为进一步澄清吸入氡抑制DSS-induced结肠炎。

氡被认为是导致肺癌的一个原因(38];然而,大多数的剂量肺部来自其短暂的后代,而不是来自氡本身。此外,生活方式如吸烟影响大于氡接触(39]。在这项研究中,老鼠氡子核的影响是可以忽略不计(15]。吸收剂量进入肺部和结肠的老鼠在我们的实验条件范围内的估计都是0.67−1.2μGy根据我们以前的报告(25]。国际放射防护委员会(ICRP)表达了一个观点,一个重要的癌症风险暴露在100毫西弗还没有证明(40]。基于ICRP的建议,风险暴露在我们的实验条件下氡很低。事实上,不良或负面影响氡治疗过去没有被报道。

5。结论

总之,吸入氡激活抗氧化功能和抑制氧化损伤和炎症引起的结肠DSS的管理。有利影响氡的吸入治疗IBD患者强烈的预期。目前,甾体药物的副作用通常用于治疗炎症性肠病。氡吸入治疗IBD的引入可能导致减少药物剂量及其不利影响。在这项研究中提出的数据提供了大量的基础为未来的研究旨在评估新radon-based人类治疗炎症性肠病的治疗。

在这项研究中,我们证明了连续吸入氡抑制DSS-induced结肠炎;然而,这样的长期吸入不适合治疗。我们的目标是研究最优条件达到最大的效果在短时间内吸入。在未来,更详细的研究,以下几点是必须为进一步应用氡疗法来治疗:进一步澄清的健康影响的机制,研究新的迹象,确定最优条件达到最大效果,和评价伴随药物的影响。

缩写

猫:	过氧化氢酶
CD:	克罗恩氏病
戴:	疾病活动指数
背景:	脱氧核糖核酸
决策支持系统:	葡聚糖硫酸酯钠
EDTA:	Ethylendiaminetetraacetic酸
ELISA:	酶联免疫吸附测定
谷胱甘肽:	谷胱甘肽
他:	Hematoxylin-eosin
:	过氧化氢
炎症性肠病:	炎症性肠病
ICRP:	国际放射防护委员会
引发:	Interleukin-8
伊诺:	诱导一氧化氮合成酶
法律流程外包:	脂质过氧化
MDA:	丙二醛
MPO:	髓过氧物酶
信使rna:	信使核糖核酸
电视台:	氮蓝四唑
没有:	一氧化氮
:	超氧化物阴离子自由基
:	氢氧自由基
:	过氧亚硝基
PBS:	磷酸缓冲盐
RNS:	活性氮物种
ROS:	活性氧
扫描电镜:	均值的标准误差
SOD:	超氧化物歧化酶
tGSH:	总谷胱甘肽
TNBS:	三硝基苯磺酸
肿瘤坏死因子-α:	肿瘤坏死因子-α
加州大学:	溃疡性结肠炎。

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利益冲突

作者报告没有利益冲突。