PGC-1α在急性肺损伤中的作用及机制研究

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背景与目的急性肺损伤(ALI)/急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是严重感染、创伤后引起的以呼吸窘迫、难治性低氧血症、肺顺应性降低为主要表现的临床危重症,其病理表现为急性弥漫性肺组织炎症、肺泡损伤、肺毛细血管通透性增加、出血、肺间质水肿、透明膜形成、以及大量炎症细胞浸润等[1-4]。目前认为ALI/ARDS的实质是炎症反应,其发病与失控的炎症反应过程密切相关,是全身炎症反应综合征(SIRS)导致的多器官功能障碍综合征(MODS)在肺部的具体表现[6-8]。尽管对ALI/ARDS发病机制有着不断深入的认识,但针对ALI/ARDS的有效治疗措施及药物方案仍未取得满意的效果,其死亡率居高不下,维持在35-50%左右[5]。因此,寻找ALI/ARDS新的治疗靶点迫在眉睫。既往研究发现,在ALI时,PPARγ可通过负调控NF-κB的表达与核易位,抑制炎性因子的释放,减轻肺部炎症,从而对肺组织产生保护作用[16-19]。而PPARγ的激活需要与辅助激活子结合,PGC-1α最初是作为PPARγ的辅助激活子在棕色脂肪组织中被发现的,是PPARγ最重要的辅助激活子之一,研究发现PGC-1α在众多氧化应激及代谢性疾病过程中可上调PPARγ的表达,且可通过PPARγ发挥其生物功能。而在急性肺损伤中,PGC-1α的表达情况及其对PPARγ的调控作用尚未见报道。因此,本课题分别在盲肠结扎穿孔致脓毒症肺损伤大鼠模型及LPS刺激肺泡巨噬细胞的炎症模型中观察PGC-1α的表达变化,再使用高表达PGC-1α腺病毒载体分别转染肺泡巨噬细胞和小鼠,进一步观察PGC-1α对PPARγ及下游炎性因子的调控作用,从而探讨PGC-1α在炎症调控和急性肺损伤发病过程中的作用及其机制。方法1.通过盲肠结扎穿孔手术复制大鼠脓毒症肺损伤模型,使用Western Blot和定量PCR检测在肺损伤不同时程肺组织内PGC-1α的表达。2.使用LPS刺激体外培养的肺泡巨噬细胞,Western Blot检测细胞内PGC-1α的表达。再用高表达PGC-1α腺病毒载体转染巨噬细胞后,Western Blot检测细胞内PPARγ蛋白表达,定量pcr检测下游炎性因子il-1β、il-6、tnf-αmrna表达。3.经腹腔注射lps复制小鼠ali模型,用高表达pgc-1α腺病毒载体转染小鼠,he染色观察肺组织病理变化,westernblot检测细胞内pparγ蛋白表达,定量pcr检测下游炎性因子il-1β、il-6、tnf-αmrna表达。主要结果1.脓毒症肺损伤大鼠肺组织内pgc-1αmrna和蛋白表达水平较正常对照组和假手术组明显降低(p<0.05)。2.ad.v+lps组细胞内pgc-1α、pparγ蛋白表达水平较ad.v组明显降低(p<0.05),ad.v-pgc-1α组细胞内pparγ蛋白表达水平较ad.v组明显升高(p<0.05);ad.v+lps组细胞内il-1β、il-6、tnf-αmrna表达水平较ad.v组明显升高(p<0.05),ad.v-pgc-1α+lps组细胞il-1β、il-6、tnf-αmrna表达水平较ad.v+lps组降低(p<0.05),ad.v-pgc-1α+lps+gw9662组细胞il-1β、il-6、tnf-αmrna表达水平较ad.v-pgc-1α+lps组升高(p<0.05)。3.ad.v+lps组小鼠肺组织内pgc-1α、pparγ蛋白表达水平较ad.v组明显降低(p<0.05),ad.v-pgc-1α组小鼠肺组织内pparγ蛋白表达水平较ad.v组明显升高(p<0.05);ad.v+lps组小鼠肺组织内il-1β、il-6、tnf-αmrna表达水平较ad.v组明显升高(p<0.05),ad.v-pgc-1α+lps组小鼠肺组织内il-1β、il-6、tnf-αmrna表达水平较ad.v+lps组降低(p<0.05),ad.v-pgc-1α+lps+gw9662组小鼠肺组织内il-1β、il-6、tnf-αmrna表达水平较ad.v-pgc-1α+lps组升高(p<0.05);ad.v+lps组与ad.v组小鼠比较肺组织出现明显损伤性改变,ad.v-pgc-1α+lps组与adv+lps组比较,其肺损伤程度明显减轻,而ad.v-pgc-1α+lps+gw9662组较ad.v-pgc-1α+lps组肺损伤程度再次加重。结论:1.脓毒症肺损伤大鼠肺组织pgc-1α的表达降低,提示pgc-1α可能参与ali的发生发展过程。2.上调巨噬细胞内pgc-1α的表达可增加pparγ的表达,从而抑制lps引起的炎性因子表达水平的升高,而该作用可被pparγ特异性拮抗剂gw9662所减弱,提示在体外环境下pgc-1α可通过pparγ途径发挥抗炎作用。3.上调小鼠肺组织内pgc-1α的表达可增加肺组织pparγ的表达,从而抑制ali时肺组织内炎性因子的升高,肺损伤程度减轻,而该作用可被PPARγ特异性拮抗剂GW9662所减弱,提示在体内环境下PGC-1α亦可通过PPARγ途径发挥抗炎作用并对ALI肺组织产生保护作用。
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