熏烟对肺组织AQP1表达与定位的影响

目的探讨水通道蛋白1(Aquaporin1,AQP1)在慢性阻塞性肺病(Chronic obstruc-tive pulmonary disease,COPD)和熏烟诱导的COPD小鼠模型中的表达变化。方法选取SPF级昆明小鼠30只,4周龄,采用随机数字表法分为空白对照组、熏烟3个月组和熏烟6个月组,各10只。熏烟组小鼠构建熏烟诱导的COPD小鼠模型,空白对照组小鼠不进行任何处理。免疫组织化学法和蛋白印迹法分别测定各组小鼠肺组织中的AQP1蛋白表达量。体外使用尼古丁刺激人非小细胞肺癌细胞系A549,分为对照组(PBS)、3μmol/L尼古丁组(3μmol/L)和5μmol/L尼古丁组(5μmol/L),测定各组A549细胞中的AQP1蛋白表达量。用“limma”函数对COPD数据进行差异表达基因分析;对AQP1表达量与差异表达基因进行Pearson相关性分析;用GeneMANIA平台对相关性强的基因进行富集分析。结果免疫组织化学结果显示,对照组小鼠肺组织中AQP1主要分布于肺组织毛细血管内皮细胞和红细胞内,在Ⅱ型肺泡上皮细胞的顶膜也有少量分布。HE染色结果显示,对照组小鼠肺泡及肺间质无炎症细胞浸润,呼吸道通畅;熏烟3个月组小鼠肺组织可见肺大泡形成,小气道及血管周围可见炎性细胞浸润,并伴有黏性分泌物堆积;熏烟6个月组小鼠肺组织可见大量肺大泡,血管周围有大量炎性细胞聚集。蛋白印迹法检测结果显示,熏烟3个月组和6个月组小鼠肺组织中AQP1蛋白表达量较对照组分别减少约40%和60%(P<0.01)。体外使用尼古丁刺激结果显示,与对照组比较,3μmol/L尼古丁组AQP1蛋白表达量升高(P<0.05);5μmol/L尼古丁组AQP1蛋白表达量更高(P<0.01)。生物信息学分析结果显示,数据集GSE103174中,与正常肺组织比较,COPD患者肺组织中AQP1显著降低(P=0.00013);差异表达基因分析发现,与正常组比较,COPD患者有62个基因表达上调和56个基因表达下调;Pearson相关性分析发现,表皮调节素(EREG)、前列腺素G/H合酶2(PTGS2)、双调蛋白(AR-EG)等基因与AQP1相关性系数(R2)>0.5;富集分析结果显示,EREG、白介素-6(IL-6)、AREG参与上皮细胞增殖过程,细胞色素P450家族1亚家族B成员1(CYP1B1)、白介素-1β(IL-1β)、IL-6、PTGS2参与血管内皮生长因子的产生。结论COPD患者与熏烟诱导COPD小鼠模型的肺组织AQP1蛋白表达降低,这可能与尼古丁刺激肺泡上皮细胞导致AQP1增高无关。