氧化应激在高体积分数氧肺损伤中的作用

氧化应激在高体积分数氧(高氧)肺损伤中起极其重要的作用。大量活性氧在肺组织内蓄积,不仅可通过直接细胞毒性作用损伤肺组织细胞,而且可作为炎性细胞因子的转录调节信号分子诱发炎性反应、细胞凋亡等加重肺损伤。现就氧化应激及其引发的炎性反应、细胞凋亡等在高氧肺损伤病理过程中的作用作一综述。

谷酰胺对高体积分数氧肺损伤新生大鼠的保护作用

目的探讨谷酰胺对新生大鼠高体积分数氧(高氧)肺损伤的保护作用。方法将足月2日龄新生SD大鼠24只随机均分为空气组、谷酰胺组和高氧组,每组8只。空气组新生大鼠不做处理,谷酰胺组新生大鼠实验前腹腔注射0.75 g·kg-1·d-1谷酰胺溶液,高氧组新生大鼠腹腔注射等容量9 g·L-1盐水,连续3 d;高氧组与谷酰胺组新生大鼠置于氧体积分数大于900 mL·L-1模型箱内,空气组新生大鼠置于同一室内常压空气中。分别于实验开始3 d、6 d比较各组新生大鼠体质量,于实验开始6 d无菌条件下处死新生大鼠,取肺组织,24 h后制成石蜡标本,观察病理改变及热休克蛋白70(HSP70)的表达。结果 1.高氧组6 d存活率明显低于空气组(P<0.05);谷酰胺组6 d存活率与空气组比较差异无统计学意义(P>0.05)。高氧下暴露3 d,3组体质量比较差异无统计学意义(P>0.05);高氧暴露6 d,高氧组体质量明显低于空气组(P<0.01),谷酰胺组体质量与空气组比较差异无统计学意义(P>0.05)。2.高氧组肺水肿程度最严重,其肺湿质量/干质量值明显高于空气组(P<0.05);谷酰胺组肺湿质量/干质量值与空气组比较差异无统计学意义(P>0.05)。3.高氧暴露6 d,高氧组肺泡内有出血和大量渗出的炎性细胞、大量粉染的蛋白性液体,肺泡壁严重充血水肿;谷酰胺组肺泡内极少量红细胞渗出,肺泡腔内见粉染的水肿液,肺泡壁增厚。4.高氧暴露6 d,高氧组、谷酰胺组肺组织HSP70蛋白表达量均较空气组显著增加(Pa<0.01),谷酰胺组肺组织HSP70蛋白表达量较高氧组显著增加(P<0.01)。结论预防性使用谷酰胺可明显改善高氧肺损伤新生大鼠的生存率,有利于新生大鼠的生长发育;预防性使用谷酰胺能增加高氧肺损伤新生大鼠肺组织HSP70的表达,表明谷酰胺对高氧肺损伤的保护作用与HSP70表达相关。

长时间高体积分数氧暴露对角化上皮生长因子保护胎鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞效应的抑制作用

目的 探讨高体积分数氧（高氧）环境下,角化上皮生长因子（KGF）对Sprague-Dawley（SD）大鼠胎鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞（ATⅡCs）增殖/存活、凋亡及死亡水平的影响.方法 提取SD大鼠胎鼠ATⅡCs进行原代培养,在常氧环境下[210 mL/L氧气（O2）]、高氧环境（950 mL/L O2）下分别培养细胞,并给予不同质量浓度的KGF（15 μg/L、25 μg/L、50 μg/L、75 μg/L、100 μg/L）,将细胞按随机数字表法分为单纯常氧组、常氧＋KGF组、单纯高氧组、高氧＋KGF组,采用流式细胞仪检测细胞内活性氧（ROS）水平,采用细胞增殖检测法（MTT比色法）、乳酸脱氢酶释放试验（LDH法）检测细胞存活、死亡情况,Western Blot检测细胞凋亡指标活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3（Caspase-3）蛋白的表达.结果 常氧环境下培养细胞,常氧＋KGF组KGF 15～ 100 μg/L质量浓度范围内,各质量浓度组MTT水平显著高于单纯常氧组,25～ 100 μg/L质量浓度范围内各浓度组LDH显著低于单纯常氧组.与单纯常氧组相比,高氧环境暴露下细胞内ROS水平明显升高,呈现时间依赖性,高氧暴露4h以上,细胞活力显著下降、细胞死亡水平明显升高.高氧暴露0.5～1.0 h,高氧＋KGF组15～75 μg/L质量浓度范围内,各质量浓度组MTT水平显著高于单纯高氧组,15 ～75 μg/L KGF内各质量浓度组LDH显著低于单纯高氧组.高氧暴露4h后,15 μg/L及25 μg/L高氧＋KGF组细胞MTT水平高于单纯高氧组,25 ～ 100 μg/L范围内LDH释放水平低于单纯高氧组.延长高氧暴露时间达8h,仅高氧＋50 μg/LKGF组细胞存活水平高于单纯高氧组,高氧＋75 μg/L KGF组细胞死亡水平低于单纯高氧组.高氧暴露达12 h时,与单纯高氧组相比,高氯＋KGF各质量浓度组细胞存活、死亡水平均无显著差异.高氧暴露4～8 h时,与单纯常氧组相比,细胞凋亡指标活化的Caspase-3水平显著升高;与此同时,在上述时间点分别需要25 μg/L和75 μg/L KGF,才能降低活化的Caspase-3表达水平.结论 KGF能够在常氧、短时间高氧情况下促进ATⅡCs的增殖/存活、抑制凋亡及死亡,发挥细胞保护作用;但长时间高氧暴露会降低KGF敏感性,抑制KGF保护效应.

高体积分数氧对小分子干扰RNA介导肺表面活性蛋白A基因沉默后A549细胞的影响

目的探索小分子干扰RNA（SiRNA）沉默A549细胞肺表面活性蛋白A（SP-A）基因后高体积分数氧（高氧）对其的影响，探讨SP-A蛋白在高氧肺损伤中的作用。方法体外传代培养A549细胞，将细胞随机分为沉默组、对照组。以Lipofectamine2000转染特异性SiRNASP-A转入A549细胞，持续置于高氧（950mlVLO2和50mL／LCO2）中，分别于培养48h、72h、96h提取A549细胞的总蛋白，收集培养上清。采用Western-blot检测SP-A蛋白的表达，噻唑兰（MTF）检测细胞增殖能力，硫代巴比妥酸（TAB）比色法检测培养基上清中丙二醛（MDA）水平。结果序列特异性SiRNA可显著沉默SP-A基因表达，其中SiRNASP-A2的沉默效率最高（97％）。高氧干预下，与对照组相比，沉默组A549细胞SP-A蛋白表达在高氧48h、72h时均显著减少（P均〈0．05），沉默组A549细胞增殖能力在高氧48h、72h、96h均受到明显抑制（P均〈0．05）。但2组问培养基中MDA水平未见明显差异（P〉0．05）。结论SP-A基因沉默后A549细胞抗高氧能力下降，表明SP-A可能在高氧肺损伤过程起保护作用。

雷帕霉素及雷帕霉素靶蛋白小干扰RNA对高体积分数氧诱导的早产鼠肺成纤维细胞增殖、凋亡和细胞外基质的影响

目的探讨雷帕霉素及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白小干扰RNA（mammalian target of rapamycin－small interfering RNA，mTOR siRNA）对高体积分数氧（高氧）诱导的早产鼠肺成纤维细胞增殖、凋亡及Ⅰ型胶原（collagen Ⅰ，COLⅠ）、Ⅲ型胶原（collagen Ⅲ，COLⅢ）、纤维连接蛋白（fibronectin，FN）表达的影响。方法采用900 mL/L体积分数的氧气制作高氧损伤细胞模型，将早产鼠肺成纤维细胞分为空气对照组、高氧组、高氧＋雷帕霉素组和mTOR siRNA转染组，应用噻唑蓝（MTT）法评估细胞增殖，Annexin V－FITC和碘化丙啶（propidium lodide，PI）双染色法检测细胞凋亡；应用酶联免疫吸附试验（ELISA）法检测COLⅠ、COLⅢ和FN的水平，应用Western blot法检测凋亡相关基因Bcl－2和P53及结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）和转化生长因子β（transforming growth factor β，TGF－β）的蛋白表达情况。结果与空气对照组比，高氧组肺成纤维细胞增殖减少，凋亡增加，同时COLⅠ（28.30±0.53比17.43±0.37）、COLⅢ（27.86±1.02比17.43±0.37）和FN（32.87±0.42比21.57±0.47）含量及P53（0.810±0.119比0.160±0.018）、CTGF（0.590±0.017比0.220±0.007）和TGF－β（0.580±0.108比0.210±0.008）蛋白表达均增加，Bcl－2（0.150±0.004比0.600±0.130）蛋白表达减少，差异均有统计学意义（均P〈0.01）；雷帕霉素干预后与高氧组对比，肺成纤维细胞增殖增加，凋亡减少，COLⅠ（23.17±0.60比28.30±0.53）、COLⅢ（17.09±0.58比27.86±1.02）和FN（28.11±0.68比32.87±0.42）含量及P53（0.430±0.008比0.810±0.119）、CTGF（ 0.040±0.006比0.590±0.017）和TGF－β（0.380±0.008比0.580±0.108）蛋白表达均减少，Bcl－2（0.290±0.009比0.150±0.004）蛋白表达增加，差异均有统计学意义（均P〈0.01）；mTOR siRNA转染组较高氧＋雷帕霉素组比，肺成纤维细胞增殖增加，凋亡减少，COLⅠ（15.71±0.34比23.17±0.60）、COLⅢ（13.85±1.36比17.09±0.58）和FN（20.18±0.28比28.11±0.68）含量及P53（0.300±0.006比0.430±0.008）、CTGF（0.140±0.004比0.040±0.006）和TGF－β（0.150±0.002比0.380±0.008）蛋白表达均减少，Bcl－2（0.460±0.012比10.290±0.009）蛋白表达增加，差异均有统计学意义（均P〈0.01）。结论雷帕霉素及mTOR siRNA均可保护早产鼠高氧导致的肺损伤，且对肺纤维化有一定的抑制作用，mTORsiRNA效果更明显，其机制可能是通过抑制mTOR信号通路。