脂氧素A4及其受体对急性肺损伤Na —K —ATP酶的影响

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  [摘要] 目的 研究脂氧素A4及其受体对大鼠急性肺损伤Na -K -ATP酶的影响及机制。 方法 将大鼠随机分为7组:①对照组;②油酸(OA)组;③油酸 脂氧素A4(OA LX)组;④OA Alcohol组;⑤油酸 BML-111组(OA BML-111组);⑥油酸 脂氧素A4 BOC-2(OA LX BOC-2)组;⑦OA DMSO组。机械通气1 h后处死,取肺组织测定Na -K -ATP酶α1、β1亚基蛋白表达和Na -K -ATP酶活性。 结果 与OA组比较,OA LX组和OA BML-111组肺组织Na -K -ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高(P<0.05),Na -K -ATP酶活性明显增强(P<0.05);与OA LX组比较,BOC-2抑制Na -K -ATP酶的活性(P<0.01)。 结论 脂氧素通过上调Na -K -ATP酶蛋白表达及活性减轻油酸诱导的大鼠急性肺损伤,其作用机制与脂氧素受体(ALX)相关。
  [关键词] Na -K -ATP酶;急性肺损伤;脂氧素;脂氧素受体
  [中图分类号] R563 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2016)23-0021-05
  [Abstract] Objective To study the effect of lipoxin A4 and its receptor on Na -K -ATPase in acute lung injury. Methods SD rats were divided randomly into seven groups: ①control group; ②OA group; ③OA LX group; ④OA Alcohol group; ⑤OA BML-111 group; ⑥OA LX BOC-2 group; ⑦OA DMSO group. After 1 h of mechanical ventilation, lung samples were harvested. The protein of lung tissue samples was isolated to measure Na -K -ATPase protein expression and Na -K -ATPase activity. Results Compared with OA group, Na -K -ATPase β1 subunit protein expression and Na -K -ATPase activity were significantly increased in OA LX group and OA BML-111 group. Compared with OA LX group, the beneficial effects of lipoxinA4 were abrogated by BOC-2(P<0.01). Conclusion Lipoxin can up-regulated Na -K -ATPase β1 subunit protein expression and Na -K -ATPase activity in acute lung injury, and its mechanism is through ALX cGMP.
  [Key words] Na -K -ATPase; Acute lung injury; Lipoxin; Lipoxin receptor
  急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(ALI/ARDS)是临床常见的急危重症,病死率高达50%[1-3]。其主要病理变化为肺组织大量炎性浸润和肺泡-毛细血管屏障损伤引起的肺水清除障碍、肺水积聚。肺泡内水肿液的及时主动清除是治疗急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征的关键措施[4]。Na -K -ATP酶在水肿液主动清除过程中具有至关重要的作用[5-9]。肺泡Ⅱ型上皮细胞基底膜Na -K -ATP酶将细胞内Na 主动转运至肺间质,形成Na 浓度渗透梯度,进而产生肺泡腔内液体重吸收。另外,研究发现,Na -K -ATP酶参与形成和维持肺泡上皮的紧密连接,从而影响肺泡上皮细胞的屏障功能[10-13]。因此,该酶功能的变化和调节对肺水的清除起着至关重要的作用。本实验研究促炎症消退介质脂氧素对大鼠急性肺损伤肺组织Na -K -ATP酶的调控及可能机制,为治疗急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征提供新的思路和实验依据。
  1材料与方法
  1.1动物
  SPF级健康Sprague Dawley(SD)雄性大鼠56只,体重200~250 g,由温州医科大学实验动物中心提供(动物许可证:X1004258)。
  1.2 主要试剂与仪器
  脂氧素A4(lipoxin A4,LXA4)购自美国 Cayman,脂氧素A4受体激动剂(BML-111)和脂氧素A4受体抑制剂(BOC-2)均购自美国Biomol-Enzo Life Sciences,抗Na -K -ATP酶α1和β1抗体购自美国Abcam公司,油酸购自美国Sigma公司。小型动物呼吸机TKF-200c为江西麻醉呼吸设备公司,蛋白电泳系统为美国BioRAD,凝胶成像分析系统为英国的GDS 8000。
  1.3 油酸损伤模型的建立
  取SD雄性大鼠,戊巴比妥钠麻醉后行气管插管,机械通气。经股静脉分别注射生理盐水或纯油酸0.03 mL/kg。100%氧气机械通气1 h后,肺组织HE染色,透射电镜下观察。
  1.4 动物分组及给药
  雄性SD大鼠随机分为7组,每组8只:①空白对照组:股静脉注入等体积的0.9%生理盐水;②油酸组(oleic acid group,OA 组):股静脉注入0.03 mL/kg油酸;③油酸 脂氧素A4组(oleic acid lipoxin group,OA LX组):股静脉注入0.03 mL/kg油酸形成急性肺损伤10 min后,经股静脉注入脂氧素A4 2 μg/kg;④溶剂对照组(OA Alcohol组):股静脉注入0.03 mL/kg油酸10 min,乙醇(Alcohol,脂氧素A4的溶剂)20 μL/kg经股静脉注入;⑤油酸 BML-111组(OA BML-111组):0.03 mL/kg油酸刺激10 min后,BML-111(1 mg/kg,脂氧素A4受体激动剂)股静脉注入;⑥油酸 脂氧素A4 BOC-2组(OA LX BOC-2组):股静脉注射0.03 mL/kg油酸与2 μg/kg脂氧素A4后,BOC-2(600 ng/kg)经股静脉注射;⑦溶剂对照组(OA DMSO组):股静脉注入0.03 mL/kg油酸10 min,经股静脉注入二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)(BML-111和BOC-2的溶剂)。大鼠机械通气1 h,腹主动脉放血处死,分离肺组织置液氮中速冻,然后-80℃保存。   1.5 检测Na -K -ATP酶α1、β1亚基蛋白表达
  肺组织匀浆后提取蛋白并定量,加蛋白上样缓冲液,煮沸后保存。加入SDS-PAGE胶孔中进行电泳、转膜、封闭。最后加入抗Na -K -ATP酶α1和β1抗体(1∶1000),4℃过夜;第2天洗膜,加入二抗(1∶5000),室温孵育1 h;洗涤,ECL显影、曝光。
  1.6 Na -K -ATP酶活性检测
  ATP酶分解ATP为ADP、AMP和Pi,通过测定Pi的量判断ATP酶的活性。ATP酶活性单位以每小时每毫克蛋白分解ATP产生1 mmol Pi的量定义为一个ATP酶活力单位。按微量Na -K -ATP酶试剂盒(南京建成)说明书进行测定。
  1.7 统计学处理
  采用SPSS13.0统计学软件进行分析处理,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,多组样本比较进行方差齐性检验,组间比较采用单因素方差分析,P<0.05表示差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 油酸肺损伤模型建立
  对照组肺组织结构清楚,支气管黏膜上皮排列整齐,肺泡壁无明显增厚,肺泡腔干净、无明显渗出,而油酸(OA)组肺组织充血明显,肺泡间质有炎性浸润,肺泡壁增宽,肺泡腔内可见出血和渗出(封三图4)。
  2.2 脂氧素A4对油酸诱导急性肺损伤大鼠Na -K -ATP酶的影响
  与对照组比较,OA组Na -K -ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高(P<0.05);与OA组和OA Alcohol组比较,油酸 脂氧素组(OA LX)Na -K -ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高(P<0.05);OA组、OA Alcohol组和油酸 脂氧素组(OA LX)Na -K -ATP酶α1亚基蛋白表达量比较差异无统计学意义(P>0.05)(图1A)。
  与对照组比较,OA组Na -K -ATP酶活性增强(P<0.05);与OA组和OA Alcohol组比较,油酸 脂氧素组(OA LX)Na -K -ATP酶活性显著增强(P<0.01)(图1B)。
  2.3 BML-111 对油酸诱导急性肺损伤大鼠Na -K -ATP酶的影响
  与空白对照组比较,OA组Na -K -ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高(P<0.05);与OA组和OA DMSO组比较,油酸 BML-111组Na -K -ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高(P<0.05);OA组、OA DMSO组、油酸 BML-111组Na -K -ATP酶α1亚基蛋白表达量差异无统计学意义(P>0.05)。
  与空白对照组比较,OA组Na -K -ATP酶活性增强(P<0.05);与OA组和OA DMSO组比较,油酸 BML-111组Na -K -ATP酶活性显著增强(P<0.05)。
  2.4 BOC-2 对油酸诱导急性肺损伤大鼠Na -K -ATP酶活性的影响
  与OA组比较,油酸 脂氧素组Na -K -ATP酶活性增强(P<0.01);与油酸 脂氧素组相比,BOC-2抑制Na -K -ATP酶的活性(P<0.01)。
  3 讨论
  ALI/ARDS是一种急性呼吸衰竭综合征,虽然医疗条件和技术不断发展,但其病死率仍然极高[14,15]。学者们一直在探索寻找新的治疗ALI/ARDS的策略和方法。肺水肿是内毒素性肺损伤并发急性呼吸功能衰竭的主要病理基础,肺泡水肿液的及时主动清除对急性肺损伤的预后有重要影响。Na -K -ATP酶是主要位于细胞膜上的跨膜离子转运蛋白,具有维持细胞内外钠钾浓度梯度作用,是促进肺水沿着渗透梯度重吸收的关键。研究发现,Na -K -ATP酶主要由α亚基和β亚基构成。α亚基为催化亚基,主要通过水解ATP提供能量完成细胞内Na 和细胞外K 交换,β亚基为调节亚基,控制酶组装和镶嵌到质膜[16],并维持细胞屏障功能,在肺水肿形成和消退过程中具有重要作用。
  脂氧素(lipoxins,LXs)为花生四烯酸(arachidonic acid,AA)脂加氧酶(lipoxygenase)的代谢产物,作为炎症消退过程中产生的最重要的内源性抗炎促消退介质,脂氧素抑制中性粒细胞的趋化;调控炎症因子的平衡;促进损伤组织的修复,防止其纤维化;促进中性粒细胞的凋亡及巨噬细胞的吞噬,因而称为炎症反应的“刹车信号”[15,17]。脂氧素已被多种实验模型证实具有特异性肺保护作用,能够减轻肺水肿,修复上皮细胞屏障功能[15,17,18]。作为重要的内源性促消退介质,脂氧素主要是与其受体(formyl peptide receptor-like 2,FPRL2/ALX)结合,从而对多种炎症性疾病的预后产生影响。
  我们前期的研究已经证实,在内毒素性肺泡Ⅱ型上皮细胞模型中,LXA4可以上调Na -K -ATP酶的mRNA表达和酶活性,并证实在肺组织存在LXA4受体ALX表达[19]。本实验则建立肺损伤动物模型,研究LXA4及其受体激动剂和受体抑制剂对内毒素性肺损伤Na -K -ATP酶的影响,从而进一步探讨LXA4促进肺水吸收的机制。
  本实验发现,在油酸诱导的急性肺损伤模型中,脂氧素受体激动剂(BLM-111)与脂氧素一样,具有一定的肺保护作用,都能提高Na -K -ATP酶β1亚基蛋白表达和Na -K -ATP酶活性。有学者研究证实,BLM-111对出血性休克和机械损伤性肺损伤也具有促炎症消退作用[20,21]。Tang M等[14]研究发现,BLM-111可以减轻内毒素性肺损伤,保护细胞屏障功能。但这一作用被脂氧素受体抑制剂(BOC-2)拮抗,提示脂氧素A4对Na -K -ATP酶的作用是通过脂氧素A4受体(ALX)介导的。目前发现的脂氧素受体主要有ALX、peptido-LT receptors(CysLTR1)和核受体AhR。ALX 是脂氧素信号通路中首先被鉴别并克隆的G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors,GPCR)。   本实验证明脂氧素A4及其受体激动剂能够上调油酸诱导的急性肺损伤Na -K -ATP酶蛋白的表达和酶活性,从而促进肺水清除;脂氧素A4 的上述作用是通过与其受体(ALX)结合发挥作用的。我们的研究进一步阐明了脂氧素A4及其受体对大鼠急性肺损伤Na -K -ATP酶的作用及促进肺水重吸收的机制,为治疗ARDS 提供新的策略和依据。
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  (收稿日期:2016-05-28)
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