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1、背景:急性肺損傷(ALI)和急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)以肺水腫和頑固低氧血癥為臨床特點(diǎn),死亡率高達(dá)40%。促進(jìn)肺泡上皮鈉通道(ENaC)介導(dǎo)的Na+轉(zhuǎn)運(yùn)能夠加速肺水腫的吸收,從而改善氧合。胰島素已被證實(shí)參與ALI時(shí)肺泡液體清除(AFC)過程,但是,其具體調(diào)控機(jī)制目前尚未完全闡明。
目的:通過建立脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的ALI模型,觀察胰島素對(duì)ALI小鼠AFC和ENaC的作用,并探討血清糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)激酶-1(SGK1)在胰島
2、素信號(hào)中的作用;同時(shí)通過原代分離純化的2型肺泡上皮(AT2)細(xì)胞,進(jìn)一步探討胰島素活化SGK1進(jìn)而調(diào)控ENaC的信號(hào)機(jī)制,為臨床上ALI/ARDS肺水腫的治療提供理論依據(jù)。
方法:
?。?)40只小鼠隨機(jī)分為4組:對(duì)照組(Control),LPS組(LPS),LPS+胰島素組(LI)和EMD638683+LPS+胰島素組(ELI)。ELI組小鼠連續(xù)2天以EMD638683(20mg/kg·d-1)灌胃,余小組以等量生理
3、鹽水灌胃。第2天灌胃后,LPS組、LI組及ELI組小鼠經(jīng)氣管插管向氣管內(nèi)注入LPS(5mg/kg溶于50μL生理鹽水),對(duì)照組小鼠注入等量生理鹽水。6h后,LI組及ELI組小鼠經(jīng)尾靜脈注入胰島素(0.1U/kg溶于0.2mL5%葡萄糖注射液),對(duì)照組與LPS組則注入等量生理鹽水。胰島素作用6h后麻醉各組小鼠,收集氣管及肺組織。每組隨機(jī)抽取5只,左肺行肺濕/干重比(W/D)檢測(cè),右肺行AFC檢測(cè);余5只采用HE染色及透射電鏡評(píng)估肺組織病理
4、學(xué)改變、免疫組織化學(xué)分析檢測(cè)肺組織ENaC表達(dá)及分布情況、蛋白免疫印跡法(Western blot)檢測(cè)肺組織ENaC蛋白表達(dá)水平變化。
?。?)原代分離純化小鼠2型肺泡上皮(AT2)細(xì)胞,并進(jìn)行細(xì)胞爬片,分為3組:①對(duì)照組:無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)2.5h;②胰島素組:無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加100nM胰島素繼續(xù)培養(yǎng)2h;③胰島素+GSK650394組:含1μM GSK650394的無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加100nM胰島素
5、繼續(xù)培養(yǎng)2h。細(xì)胞爬片處理后行激光共聚集掃描檢測(cè)ENaC蛋白表達(dá)水平變化。
?。?)原代分離純化的小鼠AT2細(xì)胞隨機(jī)分為6組:①對(duì)照組:無血清培養(yǎng)基;②胰島素組:無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加入100nM胰島素;③LY294002+胰島素組:含10μM LY294002的無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加入胰島素100nM;④PP242+胰島素組:含1μM PP242的無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加入胰島素100nM;⑤雷帕霉素+胰
6、島素組:含0.1μM雷帕霉素的無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加入胰島素100nM;⑥GSK650394+胰島素組:含1μM GSK650394的無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)30min后加入胰島素100nM;胰島素作用2h后收集細(xì)胞,Western blot檢測(cè)肺組織ENaC蛋白表達(dá)水平、SGK1磷酸化水平,并采用免疫共沉淀檢測(cè)mTORC與SGK1的相互作用。
(4)20只小鼠隨機(jī)分為4組:LPS組(LPS)、LPS+胰島素組(LI)、PP2
7、42+LPS+胰島素組(PLI)及雷帕霉素組+LPS+胰島素(RLI)。PLI組及RLI組小鼠經(jīng)腹腔分別給予PP242(20mg/kg)或雷帕霉素(5mg/kg),LPS組及LI組則給予等量DMSO;30min各組小鼠后行氣管插管并向氣管內(nèi)注入LPS(5mg/kg溶于50μL生理鹽水);6h后LI組、PLI組及RLI組小鼠經(jīng)尾靜脈注入胰島素(0.1U/kg溶于0.2mL5%葡萄糖注射液),LPS組小鼠則注入0.2mL生理鹽水。6h后收集
8、氣管及肺組織,檢測(cè)AFC、ENaC蛋白表達(dá)水平和SGK1磷酸化水平。
結(jié)果:
?。?)與對(duì)照組相比,LPS組肺損傷評(píng)分明顯增加,肺泡上皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著病理性改變;胰島素能夠減輕LPS誘導(dǎo)的肺組織損傷,并顯著減輕肺水腫程度;而SGK1抑制劑能夠顯著抑制胰島素促進(jìn)肺水腫吸收的效應(yīng)。同時(shí),LPS組AFC明顯降低,W/D顯著增加,α-,β-和γ-ENaC蛋白表達(dá)水平也顯著降低,胰島素顯著增加AFC,降低W/D,并上調(diào)α-
9、,β-和γ-ENaC蛋白表達(dá)水平,而SGK1抑制劑顯著、但并不完全地抑制了胰島素的效應(yīng)。
(2)α-,β-和γ-ENaC主要表達(dá)于肺泡上皮細(xì)胞胞膜上;胰島素使α-,β-和γ-ENaC表達(dá)水平較對(duì)照組顯著升高;SGK1抑制劑使胰島素上調(diào)α-,β-和γ-ENaC的作用明顯減弱。
?。?)胰島素作用于肺泡上皮細(xì)胞后,SGK1磷酸化水平和α-,β-和γ-ENaC蛋白表達(dá)水平明顯上調(diào);分別給予LY294002、PP242和SGK
10、1抑制劑后,胰島素誘導(dǎo)的SGK1磷酸化水平和α-,β-和γ-ENaC蛋白表達(dá)水平顯著下降,而雷帕霉素對(duì)胰島素的效應(yīng)無明顯影響。免疫共沉淀提示SGK1與mTORC2組成成分Rictor、SIN1結(jié)合,而并不與mTORC1組成成分Raptor結(jié)合,并且胰島素可使SGK1-Rictor和SGK1-SIN1結(jié)合增加。
(4)在ALI小鼠,PP242顯著抑制了胰島素誘導(dǎo)的AFC上調(diào)、SGK1磷酸化和α-,β-和γ-ENaC蛋白表達(dá)增加的
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