吸入氫氣對(duì)失血性休克大鼠肺組織水通道蛋白表達(dá)的影響

吸入氫氣對(duì)失血性休克大鼠肺組織水通道蛋白表達(dá)的影響

卜慶麗1，閆戰(zhàn)秋2，李會(huì)1，李恩琪2，帥訓(xùn)軍1，姜敏1，艾登斌1

(1青島市市立醫(yī)院，山東青島266011；2濰坊醫(yī)學(xué)院)

摘要：目的探討吸入氫氣對(duì)失血性休克大鼠肺組織水通道蛋白(AQP)表達(dá)的影響。方法選擇成年雄性SD大鼠40只，隨機(jī)分為假手術(shù)對(duì)照組(CON組)、失血性休克組(SH組)、1%氫氣組(1%H2組)及2%氫氣組(2%H2組)，每組各10只。SH組、1%H2組及2%H2組制備大鼠失血性休克模型，1%H2組和2%H2組分別在模型制作過程中吸入1%、2%的氫氣，其他組操作中不吸入氫氣。復(fù)蘇2 h時(shí)，采集各組大鼠動(dòng)脈血，行血?dú)夥治?，測(cè)算氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)。處死大鼠取肺組織，測(cè)定肺組織肺濕干重比(W/D)。光鏡下觀察肺組織，進(jìn)行病理評(píng)分。取左肺組織，制成10%組織勻漿，離心后取上清液，采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定肺組織AQP-1、AQP-5蛋白。結(jié)果SH組、1%H2組、2%H2組W/D、肺組織病理評(píng)分均高于CON組，PaO2/FiO2、AQP-1及AQP-5蛋白表達(dá)均低于CON組(P均<0.05)。1%H2組及2%H2組W/D、肺組織病理評(píng)分均低于SH組，PaO2/FiO2、AQP-1及AQP-5蛋白表達(dá)均高于SH組(P均<0.05)。結(jié)論 吸入氫氣可能通過增加肺組織中AQP-1、AQP-5蛋白的表達(dá)，從而減輕失血性休克大鼠肺損傷的程度。

關(guān)鍵詞：氫氣；失血性休克；急性肺損傷；水通道蛋白

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.42.009

中圖分類號(hào)：R605.971 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：(2015-07-10)

通信作者：艾登斌

失血性休克是臨床常見的危重癥，其中肺是最常受累的器官。肺損傷是導(dǎo)致休克后全身炎癥反應(yīng)的重要病理過程。因此，如何防治失血性休克后的急性肺損傷具有重要的臨床意義[1,2]。研究表明，休克后肺損傷與肺內(nèi)水分子的滲出及清除平衡失調(diào)有關(guān)。水通道蛋白(AQP)是一種對(duì)水分子有通透性的膜蛋白分子，與急性肺損傷、肺水腫密切相關(guān)[3]。AQP-1和AQP-5在肺臟組織中高度表達(dá)，對(duì)維持肺內(nèi)水平衡起著重要作用[4]。氫氣是一種生理惰性氣體，可通過抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用治療急性肺損傷[5]。但氫氣對(duì)肺組織AQP的作用尚不明確。2015年1～6月，我們采用吸入氫氣處理失血性休克大鼠，觀察其肺組織AQP-1、AQP-5的表達(dá)變化，探討吸入氫氣治療失血性休克急性肺損傷的機(jī)制。

1材料與方法

1.1動(dòng)物與分組成年雄性SD大鼠40只，體質(zhì)量230～280 g。通過隨機(jī)數(shù)字法分為假手術(shù)對(duì)照組(CON組)、失血性休克組(SH組)、1%氫氣組(1%H2組)及2%氫氣組(2%H2組)，每組各10只。

參考文獻(xiàn)1.2失血性休克模型制備SH組、1%H2組及2%H2組[6]制備大鼠失血性休克模型。大鼠稱重后，腹腔注射20%烏拉坦(0.5 mL/100 g)進(jìn)行麻醉，右側(cè)腹股溝區(qū)備皮后分離股動(dòng)脈、股靜脈，分別置入套管。除CON組外，其他各組經(jīng)股動(dòng)脈套管放血制備失血性休克模型。連接MP150多導(dǎo)生理信號(hào)記錄儀監(jiān)測(cè)平均動(dòng)脈壓(MAP)，放出的血液加入肝素儲(chǔ)存于容器中備用，股靜脈用于回輸血液和復(fù)蘇液體。置管成功后，經(jīng)股動(dòng)脈導(dǎo)管10 min內(nèi)放血，維持MAP于40 mmHg，維持休克狀態(tài)1 h。維持休克狀態(tài)時(shí)，如血壓高于45 mmHg則放部分血液，血壓低于35 mmHg則回輸少量血液。1 h后回輸全部放出的血液并補(bǔ)等容量的乳酸林格氏液進(jìn)行復(fù)蘇，以維持MAP>80 mmHg為復(fù)蘇成功的標(biāo)志。CON組只進(jìn)行置管不進(jìn)行放血，其他操作與SH組相同。

1.3氫氣干預(yù)方法參照文獻(xiàn)[7]使用M177021氫氣發(fā)生器電解水產(chǎn)生氫氣，純度約為99.999%。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)將大鼠放入具有入氣口和出氣口的密閉箱子，將氫氣與氧氣混合氣體經(jīng)入氣口輸入箱子里，在出氣口收集殘氣。使用JSA8-H2氫氣檢測(cè)儀檢測(cè)出氣口處氫氣的濃度，調(diào)節(jié)到相應(yīng)的氫氣濃度。1%H2組和2%H2組分別在模型制作過程中吸入1%、2%的氫氣，其他組操作中不吸入氫氣。

1.4氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)測(cè)算復(fù)蘇2 h時(shí)，采集各組動(dòng)脈血，使用i-STAT300型血?dú)夥治鰞x行血?dú)夥治?，測(cè)算PaO2/FiO2。

1.5肺組織肺濕干重比(W/D)測(cè)算采集動(dòng)脈血后立刻處死各組大鼠，取肺組織，剪下右肺下葉組織，用濾紙吸干表面水分后稱濕重，然后放入80 ℃烤箱烤24 h至恒重后稱干重，計(jì)算W/D。

1.6肺組織病理評(píng)分取右肺中葉，用預(yù)冷的生理鹽水將肺組織沖洗干凈，用4%甲醛溶液固定后進(jìn)行HE染色。參照文獻(xiàn)[8]光鏡下觀察肺組織，觀察中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、肺泡內(nèi)充血、肺間質(zhì)水腫和肺泡水腫情況，分別對(duì)各項(xiàng)病理改變進(jìn)行病理評(píng)分：無(wú)改變或改變非常輕微計(jì)0分；輕度改變計(jì)1分；中度改變計(jì)2分；重度改變計(jì)3分；極重度改變計(jì)4分。計(jì)算4項(xiàng)病理改變指標(biāo)的總分，每張切片隨機(jī)選擇10個(gè)視野，取總分平均值。

1.7肺組織AQP-1、AQP-5蛋白表達(dá)檢測(cè)取左肺組織，稱重后加入9倍預(yù)冷的生理鹽水，制成10%組織勻漿，離心后取上清液。采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測(cè)定肺組織AQP-1、AQP-5蛋白的表達(dá)。

2結(jié)果

SH組、1%H2組、2%H2組W/D、肺組織病理評(píng)分均高于CON組，PaO2/FiO2、AQP-1蛋白、AQP-5蛋白均低于CON組(P均<0.05)。1%H2組及2%H2組W/D、肺組織病理評(píng)分均低于SH組，PaO2/FiO2、AQP-1蛋白、AQP-5蛋白均高于SH組(P均<0.05)。見表1。

表1　各組肺組織W/D、PaO 2/FiO 2、病理評(píng)分、AQP-1蛋白、AQP-5蛋白比較

注：與CON組比較，*P<0.05；與SH組比較，#P<0.05。

3討論

失血性休克及復(fù)蘇過程中極易誘發(fā)急性肺損傷，其機(jī)制眾多。既往研究發(fā)現(xiàn)，即使在失血性休克后無(wú)感染發(fā)生，急性肺損傷的發(fā)生率仍較高(約40%)，肺內(nèi)水的滲出與吸收失衡是急性肺損傷發(fā)生的重要原因[9]。

氫氣是一種電中性小分子物質(zhì)，具有較好的細(xì)胞膜通透性，能自由進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮一定的生理作用。研究證明，氫氣具有抗氧化、抗凋亡和抗炎等多種作用，在各種器官保護(hù)中發(fā)揮重要作用[10]。最近有研究表明，氫氣能減輕各種肺損傷[11,12]。本研究發(fā)現(xiàn)，SH組W/D、肺組織病理評(píng)分高于CON組，PaO2/FiO2低于CON組，提示失血性休克后可以導(dǎo)致肺組織損傷；1%H2組及2%H2組W/D、肺組織病理評(píng)分低于SH組，PaO2/FiO2高于SH組，提示吸入氫氣后能減輕肺組織的水腫程度、減輕肺損傷，并能改善肺功能，說明吸入氫氣可以改善失血性休克大鼠肺損傷的程度。

AQP是一種存在于細(xì)胞膜上對(duì)水具有特異通透性的膜蛋白，對(duì)肺內(nèi)水平衡調(diào)節(jié)具有重要作用[13,14]。其中AQP-1和AQP-5為專一水通道蛋白，僅能轉(zhuǎn)運(yùn)水蛋白，廣泛存在于各系統(tǒng)中。AQP-1主要存在于肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及臟層胸膜間皮細(xì)胞上，主要清除支氣管和脈管周圍的的水分[15]。AQP-5主要存在于Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞內(nèi)，主要功能是清除肺泡內(nèi)的水分[16]。但吸入氫氣是否對(duì)休克后肺損傷中AQP具有調(diào)控作用尚不明確。本研究發(fā)現(xiàn)，1%H2組和2%H2組AQP-1、AQP-5蛋白表達(dá)高于SH組，提示吸入氫氣能提高肺組織中AQP-1及AQP-5，可能與其減輕肺損傷有關(guān)，推測(cè)吸入氫氣可能通過促進(jìn)AQP-1和AQP-5蛋白的表達(dá)，發(fā)揮減輕失血性休克后肺損傷的作用。

綜上所述，吸入氫氣可能通過促進(jìn)肺組織中AQP-1和AQP-5蛋白的表達(dá)，從而減輕失血性休克大鼠肺損傷的程度。

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