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性肺损伤与肺AQP5的相关性研究

2015-03-23 02:34 毕业

性肺损伤与肺AQP5的相关性研究
陈萍 唐希
重庆医科大学附属第1医院麻醉科
急性肺损伤(acute lung injury,ALI)与急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory
distres syndrome,ARDS)是由严重感染,创伤,休克和误吸等多种原因导致的急性
肺部损伤.主要病理生理改变为弥漫性,非均匀性的肺泡,肺泡毛细血管膜损伤,
肺泡腔内富含蛋白质的炎性渗出,导致的肺水肿以及肺内微血栓形成,临床表现为
呼吸窘迫和顽固低氧血症的综合征.炎性细胞,炎性介质及相联系的细胞信号传导
通路,与急性肺损伤密切相关.水通道蛋白(aquaporin,AQP)是1种只负责转运
水,而不允许其他的溶质和分子通过,在肺泡液体的吸收中有重要作用的跨膜蛋白,
作为肺泡Ⅰ型上皮细胞分化的标志,该通道的功能至少参与水转运,参与腺体分泌,
参与气道高反应性等.
同时,我们能在与功能相对应的文献中查阅到在多种类型的急性肺损伤中:内
毒素导致急性肺损伤,病毒感染导致急性肺损伤,高氧导致肺损伤,以及AQPS对
呼吸道气道表面液体 (airway surface liquid,ASL)的作用和调节上,都与AQP5有重
要作用.
水通道蛋白的发现使ALI的研究跃入了1个全新的阶段,它的发现使我们能够
在分子水平认识ALI发生,发展的全过程.但目前主要是应用转基因小鼠对AQPS进
行功能研究,而转基因小鼠可能产生器官功能补偿改变及种系差异.并且对肺水通
道的认识基本上是实验性研究,对于肺AQPs在肺内分布,调节,生理和病理状态下
的作用都还有待进1步探索.但我们相信随着AQP的深入研究,逐渐对AQP在肺生
理,病理状态下的作用,AQP与相关肺部疾病的发病机制取得了进1步认识,可以
预测利用AQP阻滞剂和水通道蛋白基因置换将在急性肺损伤以及肺疾病的治疗中 （科教范文网http://fw.ΝsΕΑc.com编辑）
发挥重要作用.
现将急性肺损伤和肺AQP5的研究进展阐述如下:
1.急性肺损伤研究
中华麻醉在线 http://www.csaol.cn 2007年9月
(1)炎性细胞及炎性介质
炎性细胞主要包括多形核白细胞(PMN),单核巨噬细胞和血管内皮细胞等,被激活后释放
出多种介质,这些炎性介质形成"瀑布"效应参与肺损伤的整个病理过程.形成的炎性介质主要
包括:①脂类介质:如花生4烯酸代谢产物(前列腺素,白3烯),血小板活化因子(PAF); ②活
性氧:有超氧离子(O2
-),过氧化氢(H2O2)等;③肽类物质:有PMNs/AMs蛋白酶,补体底物,
参与凝血与纤溶过程的各种成分,细胞因子等.
在参与ARDS发病的众多炎性介质中,最有影响的是肿瘤坏死因子(TNF)和白细胞介素(IL).
研究表明TNF-a能诱导内皮细胞活化,白细胞迁移,粒细胞脱颗粒和毛细血管渗漏等.更重要
的是TNF-a还是炎性反应级联中至关重要的始动因子.在致炎的IL中,IL-1,IL-6和IL-8在ARDS
的发病中起10分重要的作用,分别具有诱导PMN等炎性细胞趋化,释放炎性介质及致热原作用
等.抗炎性ILs(如IL-4,IL-10和IL-13)在机体急性炎性反应中具有正向保护作用,而在ARDS时
这种保护机制被明显削弱是发病的另1重要因素.
(2)细胞信号转导通路
上述炎性细胞和炎性介质构成了ALI/ARDS炎性反应和免疫调节"细胞网络"和"细胞因子
网络".其通过不同的信号转导途径,调控着机体的炎性反应.新近研究发现1些细胞信号转导
通路与ARDS发病密切相关,如Toll样受体(To11 like receptor,TLRs),G蛋白,肾上腺素受体,
核转录因子KB(NF-KB),各种蛋白激酶家族(MAPK等),JAR激酶,信号转导,转录激活子(JAK
/STAT)等,特别是TLRs(尤其是TLR4,TLR2),在机体的免疫应答和防御过程中可能起10分重
要的作用,但其在ARDS发病中的确切机制有待进1步阐明.
2.AQP5的结构与功能
水通道蛋白(AQP)是近年来发现的1种能介导大量水分子顺渗透压梯度跨细胞膜转运,

促进细胞膜水通透性增加的跨膜蛋白,并且只负责转运水,而不允许其他的溶质和分子通过,
在肺泡液体的吸收中有重要作用.
目前发现分布于肺组织中的水通道蛋白至少有6种(AQP-1,AQP-3,AQP4,AQP-5,AQP-8,
AQP 9),AQP5蛋白由265个氨基酸组成,分子量为27kD.该蛋白前后两部分氨基酸序列相似,
呈串联样排列,氨基端和羧基端均位于细胞内.其中A,C,E环位于细胞外,B,F环在胞浆
中,B环和E环处于相对位置并显著疏水,B环和E环在NPA处向细胞膜内凹陷折叠成1个单
孔通道,最窄处直径为0.3nm,与1个单水分子大小相当,整个蛋白呈"沙漏样"结构镶嵌在细
胞膜上.
作为肺泡Ⅰ型上皮细胞分化的标志,该通道的功能至少参与水转运,参与腺体分泌,参与
气道高反应性等.
3.相关性研究
(1)内毒素导致急性肺损伤
焦光宇等发现AQP5的表达均明显降低,但表达部位没有改变;4-48h肺泡Ⅰ型上皮细胞
AQP5表达明显下降,24h以后未见恢复;谢艳萍等发现AQP1,5表达下调,肺泡-毛细血管间水
转运障碍,导致液体在泡腔,肺间质的积聚,从而使肺泡腔,肺间质水肿加重,推测AQP1,5
参与了肺水肿时液体的异常转运.
(2)病毒感染导致急性肺损伤
Towne发现,小鼠在腺病毒感染后第7天和第14天,AQP1和AQP5均下降.但在第14
天时AQP1下降较第7天时少.表明AQP1正在恢复,同时与炎性反应的减轻相1致.此外免
疫组化显示,AQP1和AQP5的下降不是仅局限于肺部感染部位,而是见于全肺,显示AQPS
与肺部感染,水肿有关,AQPS参与肺部感染时异常液体流动.
(3)高氧导致肺损伤
病理生理是1个组织弥散性肺泡炎和损伤后修复重建的复杂过程,但其肺损伤早期特征性
改变是肺泡炎性水肿.谭利平等发现在氧毒性大鼠实验,肺AQP1在肺水肿时表达下调.而AQP5
在肺水肿形成过程中不同时间表达上调或下调.推测AQP1,AQP5在急性肺损伤时水的清除中 （转载自中国科教评价网www.nseac.com ）
起调节作用,且AQP1和AQP5的作用环节不完全1致;岳冬梅等发现肺损伤后AQP5表达下调与
肺泡上皮液体转运功能降低有关,提示可能是导致肺泡水肿形成的重要因素之1.
(4)AQPS对呼吸道气道表面液体 (airway surface liquid,ASL)的作用和调节
Song等的研究,该研究结果表明AQP4和AQP5定位于小鼠鼻咽部和上呼吸道黏膜下腺浆
液性上皮细胞的基底侧面和内膜面,测定AQP4和AQP5基因剔除小鼠黏膜下腺的液体分泌量
和成分,表明AQP5在黏膜下腺液体分泌中有重要作用.AQP5是1道黏膜下腺液体分泌限制
性屏障.调节AQP5的活性,可改变肺囊性纤维化和其他肺部疾患腺体分泌.
4.前景
水通道蛋白的发现使ALI的研究跃入了1个全新的阶段,它的发现使我们能够在分子水
平认识ALI发生,发展的全过程.但目前主要是应用转基因小鼠对AQPS进行功能研究,而转
基因小鼠可能产生器官功能补偿改变及种系差异.并且对肺水通道的认识基本上是实验性研究,
对于肺AQPs在肺内分布,调节,生理和病理状态下的作用都还有待进1步探索.但我们相信
随着AQP的深入研究,逐渐对AQP在肺生理,病理状态下的作用,AQP与相关肺部疾病的发
病机制取得了进1步认识,可以预测利用AQP阻滞剂和水通道蛋白基因置换将在急性肺损伤以
及肺疾病的治疗中发挥重要作用.