Effekten af æterisk olie på PM2.5-induceret endotel-mesenchymal transition af pulmonale mikrovaskulære endotelceller fra mus
PM2.5 (fine partikler med aerodynamisk diameter ≤ 2,5 μ m) er et af de vigtigste forurenende stoffer, der forårsager luftforurening. PM2.5 har et stort specifikt overfladeareal, hvilket gør det nemt at transportere giftige og skadelige stoffer, der trænger ind i de dybe alveoler gennem åndedrætssystemet og forårsager lungebetændelse og -skade og potentielt udvikler sig til lungefibrose. Den betydelige stigning i fibroblaster er det vigtigste kendetegn ved lungefibrose. Kollagen ophobes i periferien af pulmonale blodkar og alveolære septa, og fibrøst bindevæv øges også tilsvarende, hvilket i sidste ende fører til en stigning i matrixhårdhed og vanskeligheder med gasudveksling. Endoendothelial mesenchymal transition (EndMT) er en af kilderne til fibroblaster, der er kendetegnet ved det gradvise tab af fænotypemarkører som vaskulær endothelcelle cadherin (VE cadherin/CDH5) og platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (CD31/PECAM-1) i endothelceller, og øget udtryk af fænotypemarkører som type I kollagen (Col1), vimentin, alfa glat muskelaktin (cta2/alfa SMA) i mesenkymale celler. Fibroblast-specifikt protein 1 (Fsp1/S100A4) og andre proteiner. Under denne proces øges cellernes sprednings- og migrationsevne gradvist, hvilket i sidste ende fører til ændringer i cellemorfologien. I de senere år er den molekylære mekanisme bag inflammationsinduceret EndMT blevet forstået. TGF - β-vejen er en klassisk vej til inflammationsinduceret EndMT, og alle tre isoformer af TGF - β kan formidle forekomsten af EndMT i forskellige cellelinjer, hvor TGF - β 1 spiller den mest betydningsfulde rolle. Tidligere undersøgelser har vist, at PM2,5 kan øge lungeinflammation ved at aktivere TGF - β-signalvejen, men den specifikke virkningsmekanisme og dens indvirkning på lungefibrose er stadig uklar.

Æteriske olier kan udvindes af blomster, frugter, frø, blade, stængler eller rødder fra aromatiske planter ved hjælp af destillation, ekstrudering eller opløsningsmiddelekstraktion. De har forskellige aktiviteter som f.eks. antibakterielle, antiinflammatoriske, antioxidante og anti-aging og er blevet brugt i vid udstrækning inden for kliniske, farmaceutiske, sundheds- og wellness-områder. Den "naturlige terapi", der bruger æteriske olier udvundet af aromatiske planter til terapeutiske medicinske formål, kaldes aromaterapi, som kan administreres gennem eksterne metoder som aromaterapi, indånding, topisk anvendelse eller hydroterapi. Æteriske olier af eukalyptus, pebermynte, røgelse og gran er almindelige æteriske olier, der bruges til at behandle luftvejssygdomme. De kan opløse slim, fjerne slim, dræbe bakterier, lindre hoste og spasmer og derved beskytte lungerne mod betændelse og lindre lungebetændelse. Vi brugte aromaterapi til at sammensætte de fire typer æteriske olier, der er nævnt ovenfor, til en sammensat æterisk olie til dette eksperiment og undersøgte interventionseffekten af den sammensatte æteriske olie på PM2.5-induceret EndMT gennem TGF - β 1/SMAD3/p-SMAD3-signalvejen.

PM2.5 er et af de mest bekymrende luftforurenende stoffer. På grund af sine små partikler er det lettere at nå alveolerne og blodet i menneskekroppen og derved fremskynde sygdomsudviklingen hos dem, der allerede har lidt af lungesygdomme. Endotelcellerne på den indre væg af blodkarrene kommer i direkte kontakt med blod og udviser betydelig heterogenitet som reaktion på stimulering af fremmedlegemer i blodet. Endothelceller i EndMT-processen er en af kilderne til fibroblaster, hvilket ikke kun fører til en betydelig stigning i fibroblaster, men også reducerer kapillærsengens tæthed, forværrer vævshypoxi og iskæmi og fremskynder processen med lungefibrose. Foreløbige laboratorieforsøg har vist, at PM2.5 kan fremkalde EndMT i MHC-celler. Proteinekspressionsniveauerne af Acta2, Col1 og S100A4 øges, mens ekspressionsniveauerne af CD31 og CDH5 falder, hvilket indikerer, at PM2,5 kan inducere EndMT i pulmonale mikrovaskulære endotelceller fra mus. Det øgede proteinekspressionsniveau af S100A4 bekræfter også den vigtige rolle, som End MT spiller i lungefibrose.

Hovedkomponenterne i den sammensatte æteriske olie, der blev brugt i dette eksperiment, er alfapinen (16,54%), eukalyptol (16,7%) og menthol (12,86%). Eucalyptol er en tumornekrosefaktor alfa-repressor, der effektivt kan hæmme udviklingen af astma og kroniske lungeobstruktive sygdomme og har potentiale som et steroid-antiinflammatorisk lægemiddel. Alfa-pinen har antioxidant- og antibakterielle virkninger og udviser en vis hæmmende aktivitet mod tumorcellelinjen A549. Menthol kan blokere L-type calciumkanaler i vaskulær glat muskulatur, hvilket har en vis terapeutisk effekt på hjerte-kar-sygdomme. Dette eksperiment viste, at PM2.5 kan fremkalde spredning og migration af MHC-celler, så de når deres højdepunkt efter 48 timers behandling. Men i gruppen med æterisk olie gennemgik MHC-cellernes overordnede funktion ikke væsentlige ændringer på grund af PM2.5-induktion. Efter 36 timers intervention med sammensat æterisk olie blev proteinekspressionsniveauerne af Acta2 og Col1 reduceret betydeligt, hvilket indikerer, at sammensat æterisk olie har en god lindrende effekt på forekomsten af EndMT.

Forskning har vist, at TGF - β spiller en vigtig rolle i udviklingen, skaden og reparationen af lungerne. Det kan fremme syntesen af ekstracellulær matrix ved at aktivere TGF - β 1-receptorer og regulere patogenesen af lungefibrose. Tidligere eksperimenter har vist, at efter behandling af MHC-celler med PM2.5 i 48 timer øges proteinekspressionsniveauerne af TGF - β 1, TGF - β R1 og p-SMAD3. Men efter tilsætning af SB431542 til PM2.5-gruppen i 48 timer falder ekspressionen af TGF - β R1 og p-SMAD3. Da SMAD-proteinphosphorylering er en typisk indikator for TGF - β 1-signalvejen, kan det ses, at PM2.5 kan aktivere TGF - β R1 ved at regulere TGF - β-signalvejen og stimulere transformationen af TGF - β 1 til en aktiv form. TGF - β R1 aktiveres og bindes til SMAD3. Overekspression af p-SMAD3 kan fremme ekspressionen af mesenkymale cellemarkører og kollagenakkumulering. I gruppen med den sammensatte æteriske olie blev proteinekspressionsniveauerne af TGF - β R1 og p-SMAD3 reduceret betydeligt. Den sammensatte æteriske olie hæmmede aktiveringen af TGF - β R1 for at mindske udtrykket af p-SMAD3 og undertrykte derved PM2.5-induceret EndMT.

Det kan udledes, at sammensatte æteriske olier kan bremse forekomsten af EndMT induceret af PM2.5 i pulmonale endotelceller ved at hæmme udtrykket af TGF - β 1/SMAD3/p-SMAD3-signalvejen. Disse resultater giver et teoretisk grundlag for reparation af EndMT-skader i lungerne efter eksponering for PM2.5 og interventionsplanen for sammensatte æteriske olier.