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1、第8 卷第2 期 2 0 0 6年 4月 中国当 代儿科杂志 C h i n I C o n t e m p P e d i a t r Vo l . 8 No . 2 A p r . 2 0 0 6 实验研究 水通道蛋白1 , 5与新生鼠高氧肺损伤肺水肿的关系研究 岳冬梅， 薛辛东 ( 中国医科大学附属第二临床学院儿科， 辽宁沈阳 1 1 0 0 0 4 ) 摘 要 目的 水通道蛋白( a q u a p o r i n , A Q P ) 是新近发现的一组与水通透性有关的细胞膜转运蛋白， 该文 旨 在探讨高氧损伤状态下， 肺组织内A Q P , , A Q P ， 的动态变化规律及其在肺水
2、肿中的 作用。 方法 新生鼠2 0 0 只， 依据吸氧浓度( F i 0 2 ) 分组: 实验组1 ( F i 0 2 = 0 . 8 ) 、 实验组2 ( F i 0 2 = 0 . 6 ) 、 实验组3 ( F i 0 2 = 0 . 4 ) 、 空气对照组 ( F i 0 2 = 0 . 2 1 ) 。每组分别于实验后 1 , 3 , 5 , 7 , 1 4 d 行 A Q P , , A Q P , W e s t e rn印迹检测， 同时检测肺湿/ 干重比值 ( w e t/ d ry w e i g h t r a t i o , W / D ) , B A L F 中 蛋白 含量
3、。 结果 高氧各组肺W / D比 值、 B A L F中 蛋白 含量与空气组相比 均 显著增加， 并随吸氧浓度、 暴露时间的增加而增加。实验组A Q P ， 第3 天表达开始降低， 第5 天， 第7 天明显降低 ( P 0 . 0 5 ) ， 高氧5 , 7 , 1 4 d 肺 W / D明显高于 对照组， 差异有显著性( P0 0 5 3d 5d 7d 1 4 d 0 . 7 2 3 0 . 8 1 2 0 . 8 8 5 0 . 8 3 9 9 0 %0 2 ， 该浓度的肺损伤 基本确定。但对于临床上常见的一段时间内吸人 4 0 %一 8 0 %0 : 是否会引 起 肺损伤， 肺损伤与吸氧
4、浓度 和时间的关系， 目 前并无报道。因此本研究观察了新 生鼠 分别吸人8 0 %, 6 0 %, 4 0 % 0 : 和正常空气肺组织 B A L F中蛋白总量及 W / D比值的变化， 发现肺组织 B A L F中蛋白总量及W / D比值与吸氧浓度、 吸氧时间 显著正相关( P 0 . 0 5 ) ， 新生鼠吸人8 0 % 0 2 3 d 后 B A L F 中 蛋白 总量即显著高于吸人6 0 % 0 2 , 4 0 %仇 或正常空气的新生鼠( P 0 . 0 5 ) ， 而吸人 6 0 % 0 2 5 d 1 4 9 第8 卷第2 期 2 0 0 6 年4月 中国当 代儿科杂志 C h
5、i n J C o n t e m p P e d i a t r V o l . 8 N o . 2 A p r . 2 0 0 6 后 B A L F 中蛋白总量及W / D比值显著高于正常空气 的 新生鼠( P 0 . 0 5 ) ， 吸人4 0 % 0 2 7 d 后B A L F中蛋 白总量及W / D比值亦显著高于吸人正常空气的新生 鼠( P 0 . 0 5 ) 。本实验揭示新生鼠随着吸氧浓度的增 高和时间的延长， 肺损伤加重。这提示不仅要注意到 吸人8 0 %以 上的0 2 会引 起肺损伤， 而且对长时间吸入 4 0 %一 6 0 % 0 : 亦应重视， 要适当控制吸氧浓度和吸氧
6、 时间。说明吸人高浓度氧可加重肺损伤， 因此应在满 足组织氧供的前提下， 应用接近生理水平的较低浓度 的氧气以减轻肺损伤。 至今在哺乳动物已发现 1 0种水通道( A Q P O A Q P 9 ) ， 它们都有增加浆膜面水通透的功能。目前确 认在肺组织中有 4种重要的水通道蛋白( A Q P I , A Q P 3 , A Q P 4 , A Q P 5 ) , K i n g E 3 通过R T - P C R 和免疫组 化染色技术发现A Q P ， 主要表达于胸膜脏层周围毛细 血管内皮细胞腔膜面和基侧膜面和脏层胸膜的间皮细 胞， 肺泡 II型上皮细胞也有表达， A Q P I 还存在于气
7、管 腔上皮细胞顶膜面和支气管粘膜下腺中的上皮细胞; A Q P 3 存在于大气道表面上皮细胞和腺泡细胞的基底 膜， 在小气道A Q P 3 的表达从基底膜转换为顶质膜， 而 且A Q P 3 被确认为只存在人的气道的这一区域 3 从 A Q P 4 分布于大小气道上皮， 肺泡内皮细胞， 纤毛管及 腺 泡 细 胞的 基缘膜 4 ; A Q P 5 主 要分布于 肺泡I 型 上 皮细胞。目 前对A Q P a 的表达在肺损伤中的作用仍有 争 议 5 ， 高 氧 肺 损伤 模型中A Q P I 和A Q P 5 的 表达变 化研究甚少。肺泡上皮由 I型肺泡上皮细胞( A E C - I ) 和 I
8、I型肺泡上皮细胞( A E C - II) 构成， 彼此紧密连 接。肺泡上皮细胞间的紧密连接限制了液体由细胞间 通过， 因此液体通过肺泡上皮的方式为跨细胞膜转运。 水通道在肺泡I 型细胞和II 型细胞均有分布: A Q P ; 分 布在A E C - I I ， 其数目 较少; A Q P 5 分布于A E C - I 上， I 型细胞覆盖肺泡总面积的9 5 %， 为气体交换的主要场 所， 肺泡上皮对水的通透能力主要取决于 I型细 胞 6 - 8 o A Q P I 和A Q P 5 只 转运水， 其他溶质均不能 通 过 9 - 1 1 。 有 研究 12 显示 : 内 毒素 致急性肺损伤 (
9、 A L I ) 时时A Q P I 及A Q P 5 在呼吸膜的表达减少， 提示 A L I 时A Q P I 和A Q P 5 的下降表达可能与其液体转运 的异常有关。我们的研究结果显示高氧肺损伤后 A Q P 1 的 表达明显降低， 高氧肺损伤后3 一 7 d 是肺水肿 的高峰期， 而此时A Q P I 的表达也持续下降， 提示A Q P I 的降低可能与肺水肿的形成有关， 高氧暴露 1 4 d时 A Q P I 表达较7 d 时增加， 表明A Q P I 有所恢复， 这与 1 4 d 时肺水肿的减轻是相一致的。这一结果同时也表 明A Q P ， 的表达水平与肺水肿的严重程度密切相关。
10、因而我们推测高氧肺损伤早期可能由于某些炎症介质 的作用使大鼠 肺组织A Q P I 的表达下降， 使肺泡一 毛细 血管水通透性降低， 这可能是肺水肿形成的原因之一。 A Q P 5 在肺组织的 分布和表达与其功能密切相关。 A Q P 5 分布于I 型细胞上， 其基因或蛋白的表达降低是 A E C - I 损伤的特异性标志， 其作用主要是清除肺泡腔 内 水份 3 。高氧损伤后3 一 7 d ， 肺水肿达到高峰期， 出现肺泡性肺水肿， A Q P 5 表达显著下降。本实验结果 显示， A Q P 5 的表达下降， 与早期肺水肿的形成相一 致， 同时也提示高氧肺损伤时A E C - I 的数量严重
11、不足。 提示肺损伤后A Q P 5 表达下调与肺泡上皮液体转运功 能降低有关， 可能是导致肺泡水肿形成的重要因素之 参考文献 1 X u F , F o k T F . H y p e ro x i a - i n d u c e d l u n g i n j u ry i n p r e m a t u re r a t ; d e s c ri p t i o n o f a s u i t a b l e m o d e l f o r t h e s t u d y o f l u n g d i s e a s e s i n n e w b o r n s J . C h i n
12、 M e d J , 1 9 9 8 , 1 1 1 ( 7 ) , 6 1 9 -6 2 4 . 2 W a r n e r B B , S t u a rt L A , P a p e s R A , W i s p e J R . F u n c ti o n a l a n d p a t h o l o g i c a l e f f e c t s o f p r o l o n g e d h y p e ro x i a i n n e o n a t a l m i c e 仁 J . A m J P h y s i o l L u n g C e l l M o l P h
13、 y s io l , 1 9 9 8 ， 2 7 5( 1 P t 1 ) : L 1 1 0 - 1 1 7 3 K i n g L S , A g re P . P a th o p h y s io lo g y o f t h e a q u a p o r in w a te r c h a n n e ls J . A n n u R e v P h y s i o l , 1 9 9 6 , 5 8 : 6 1 9 - 6 4 8 . 4 M a r i n e l l i R A , T i e t z P S , P h a m L D , R u e c k e r t
14、L , A g re P , L a R u s s o N F . S e c re t i n i n d u c e s t h e a p i c a l i n s e rt i o n o f a q u a p o r i n - 1 w a t e r c h a n n e l s i n r a t c h o l a n g i n o c y t e s J . A m J P h y s i o l , 1 9 9 9 , 2 7 6 ( 1 P t 1 ) : G 2 8 0 - 2 8 6 . 5 陈国兵， 许峰， 卢仲毅. 水通道蛋白在高浓度氧肺损伤中的研 究进
15、展 J . 实用儿科临床杂志， 2 0 0 0 , 1 9 ( 1 0 ) : 8 8 8 - 8 9 0 . 6 T o w n e J E , K r a n e C M , B a c h u r s k i C J , M e n o n A G . T u m o r n e c ro s i s f a c to r a l p h a i n h i b i t s a q u a p o r i n 5 e x p r e s s i o n i n m o u s e l u n g e p i t h e l i - a l c e l l s J . J B i o l
16、C h e m , 2 0 0 1 ， 2 7 6 ( 2 2 ) : 1 8 6 5 7 - 1 8 6 6 4 . 仁 7 D o b b s L C , G o n z a l e z R , M a t t h a y M A , C a rt e r E P , A l l e n L , V e r k - m a n A S . H i g h l y w a t e r - p e r m e a b l e t y p e I a l v e o l a r e p i t h e l i a l c e ll s c o n f e r h i g h w a t e r
17、p e r m e a b i l i t y b e t w e e n t h e a i r s p a c e a n d v a s c u l a - t u re i n r a t l u n g J . P r o c N a l t A c a d S c i U S A , 1 9 9 8 , 9 5 ( 6 ) : 2 9 9 1 - 2 9 9 6 . 8 S c h e r r e r U , S a rt o r i C , L e p o r i M, A l l e m a n n Y , D u p l a i n H , T r u e b L , N i
18、 c o d P . H i g h - a l t i t u d e p u l m o n a ry e d e m a : f ro m e x a g g e r a t e d p u l m o n a r y h y p e rt e n s i o n t o a d e f e c t i n t r a n s e p i t h e l i a l s o d i u m t r a n s - p o rt J . A d v E x p M e d B i o l , 1 9 9 9 , 4 7 4 ( 6 ) : 9 3 - 1 0 7 . 仁 9 A g e P
19、 , K o z o n o D . A q u a p o r i n w a te r c h a n n e ls : m o le c u l a r m e c h a - n i s m s f o r h u m a n d i s e a s e s 仁 J . F E B S L e t t , 2 0 0 3 , 2 7 , 5 5 5 ( 1 ) : 7 2 - 7 8 . l 0 L a w R J , S a n s o m M S . W a t e r tr a n s p o rt e r s : h o w s o f a s t y e t s o s e
20、le c - t i v e ?L J . C u r r B i o l , 2 0 0 2 ， 1 2 ( 7 ) : 8 2 5 0 - R 2 5 2 1 1 T s u n o d a S P , W i e s n e r B , L o r e n z D , R o s e n t h a l W, P o h l P . A q u a - p o r i n - 1 : I t s n o t h i n g b u t a w a t e r c h a n n e l J . B i o l C h e m , 2 0 0 4 ， 2 7 9 ( 1 2 ) : 1 1 3 6 4 - 1 1 3 6 7 . 1 2 J i a o G Y , L i E R , Y u R J . D e c r e a s e d e x p re s s i o n o f A Q P I a n d A Q P S i n a c u t e i n j u r e d l u n g s i n r a t s J . C h i n M e d J , 2 0 0 2 , 1 1 5 ( 7 ) : 9 6 3 一6 7 . ( 本文编辑: 吉耕中) 1 5 0