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背景与目的: 炎性反应是人体受到外伤、出血、或病原感染等刺激时激发的一系列的生理过程,是人免疫系统为移除有害刺激或病原体、促进修复的保护措施,通常情况下,炎性是人体有益的自主的防御反应。手术对于患者的机体是一种创伤和打击的过程[1,2],严重的刺激因素导致炎性反应过度激活,超过了局部甚至机体的调节能力,瀑布式的炎性级联反应启动导致促炎-抑炎作用失衡,重要器官功能失常引发过度炎性反应。除手术本身的刺激因素外,麻醉过程中的侵袭性操作和术后疼痛,均有可能导致或加重炎性反应[3]。过度炎性反应最终有可能引发全身炎性反应综合征(SIRS)导致术后肝衰竭、肾功能不全、急性呼吸窘迫综合症和脓毒症等严重并发症,甚至死亡。因此,控制过度炎性反应及预防其所造成的不良后果,保护脏器功能对患者的预后至关重要。丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)是生物体细胞内极其重要的信号传导通路之一,参与了有关机体、细胞的生长、发育以及分裂、分化、凋亡[4-6]和细胞间功能协调等多种过程[7]。现今发现包括有ERK、JNK/SAPK、p38、ERK5四个亚族。这些MAPK能够被多种包括炎性刺激在内的信号激活,分别对炎性反应的发生发展过程起重要的作用[8]。胞外信号调节激酶(Extracellular signal-regulated kinase,ERK)信号通路是MAPK中至少包含有Raf(即MAPKKK)、MEK1/2(即MAPKKs)和MAPK(即Erk1/2或p42/44MAPKs)的典型三级级联蛋白激酶家族[9]。该通路首先被证实在EGF、NGF和PDGF等生长因子对细胞的作用中起重要的调控作用。然而,研究还发现ERK/MAPK通路还参与了有关应激刺激、炎性介质、内毒素等的细胞反应,表明其与炎性反应也有着密切的关系[10,11]。 异氟烷(Isoflurane)是临床上广泛使用的吸入麻醉药,与手术患者围术期安全息息相关。包括异氟烷在内的吸入麻醉药对机体具有许多除麻醉作用外的其他影响,如血压、心率、外周血管阻力、认知功能等。除此之外,最近一些研究表明吸入麻醉药对机体缺血再灌注损伤、氧化应激、脓毒血症等具有一定保护作用,在细胞中具有直接的抗炎甚至抗坏死作用,但其机制尚不完全清楚[12-17]。一些研究发现包括异氟烷在内的吸入麻醉药的保护作用与NFκB、p38MAPK、JNK/SAPK通路中的某些信号分子有关,吸入药可以调节由多种不同刺激引起的下游效应,如细胞因子释放、细胞迁徙等。但其具体的作用机制仍然不清楚。据此我们猜测,异氟烷对炎性反应过程的影响是否并不局限于单一或者某几个靶点,甚至不仅局限于炎性反应中,而是通过整体下调细胞相关信号通路的激活程度从而对细胞起保护作用。本研究目的在于探讨吸入麻醉药异氟烷在下调炎性反应过程中ERK/MAPK信号通路的作用,并进一步探讨这种作用可能的分子机制。从而为临床麻醉中吸入药的合理应用、完善围术期治疗提供相关的理论依据。 实验方法: 人单核细胞白血病细胞THP-1细胞经过去血清饥饿12h后铺板,并随机分为LPS组和ISO/LPS两组。ISO/LPS组使用异氟烷进行预处理,LPS组置于含有5%CO2的空气作为对照。后加入脂多糖(LPS)作用于细胞,模拟炎性反应。使用靶点为ERK/MAPK上游Src蛋白的特异性激动剂PP2替代LPS刺激ISO预处理过的THP-1细胞,分为PP2组和ISO/PP2处理组。 酶联免疫吸附测定(ELISA)检测细胞上清中炎性因子TNF-α、IL-1β和IL-8,免疫印迹试验(Western Blot)检测细胞中蛋白表达的变化。 实验结果: 1、通过预实验摸索出实验条件 异氟烷预处理实验条件为:1.3MAC,6h;药物作用浓度分别为LPS50、400ng/ml;PP25μM。 2、异氟烷预处理对细胞炎性因子释放的影响 与LPS组相比,ISO/LPS组细胞上清中TNF-α、IL-1β浓度降低,IL-8浓度显著降低。PP2组显示PP2未能诱导细胞产生炎性因子,且与ISO/PP2组相比无明显规律性变化。 3、异氟烷对LPS、PP2诱导的ERK/MAPK通路蛋白表达的影响 (1)LPS能够显著增强ERK/MAPK通路中Erk1/2、c-Raf、Mek1/2、Msk1、p90RSK蛋白的磷酸化。 (2)异氟烷预处理能够下调被LPS刺激上调的ERK/MAPK通路中Erk1/2、c-Raf、Mek1/2、Msk1、p90RSK蛋白的磷酸化。 (3)PP2能够显著增强ERK/MAPK通路中Erk1/2、Mek1/2、Msk1、p90RSK蛋白的磷酸化。 (4)异氟烷预处理能够下调被PP2刺激上调的ERK/MAPK通路中Erk1/2、Mek1/2、Msk1、p90RSK蛋白的磷酸化。 结论: 异氟烷预处理通过下调ERK/MAPK信号通路,可抑制THP-1细胞炎性反应。提示吸入麻醉药是围术期炎性反应中一个可能的调节因素。