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急性肺损伤(acute lung injury,ALI)是由心源性以外的各种肺内外致病因素所导致的急性、进行性缺氧性呼吸衰竭。其主要病理特征为通透性肺水肿及透明膜形成,并伴有肺间质纤维化。越来越多的证据表明,活性氧(reactive oxygen species,ROS)和氧自由基(oxygen free radicals,OFR)与肺损伤有着十分密切的关系,氧化应激产生的大量H2O2作用于肺部,可引起肺泡上皮细胞(alveolar epithelial cell,AEC)活性降低,甚至产生ALI。文献报道肺泡上皮细胞Na+、Cl-异常跨膜转运在肺水肿形成中起重要作用。囊性纤维跨膜电导调节因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR)是AEC上一种Cl-通道蛋白,CFTR异常可使Na+通道对Na+的转运功能降低,Cl-分泌减少,易导致肺组织水肿。4-Chloro-benzo[F]isoquinoline(CBIQ)是一种CFTRCl-通道特异性激动剂,它能促进CFTRCl-通道开放,使Na+内流增加,提高肺泡的液体清除能力。所以,CBIQ作用于氧化损伤细胞的CFTRCl-通道,可间接激活Na+通道,增加细胞钠水转运能力,达到保护受损细胞的作用。 目的: 本实验以活性氧为刺激因子,选择体外培养的AEC细胞系A549细胞为研究对象,建立氧化应激AEC损伤模型,观察CBIQ对AEC氧化损伤的保护作用及可能机制。探讨CFTRCl-通道及CBIQ在ALI发生发展中的作用。 方法: 1.细胞活力检测应用MTT法,检测不同浓度CBIQ对正常及H2O2损伤的肺泡上皮细胞株A549的保护作用。正常细胞株分2组,即对照组:只加培养液;实验组:分别加入不同浓度的CBIQ(浓度分别为1?10-1、1?10-2、1?10-3、1?10-4和1?10-5mmol/L)。损伤细胞株分3组:即对照组:只加培养液;损伤组:加入100μmol/LH2O2;实验组:加入100μmol/LH2O2后再分别加入不同浓度的CBIQ(浓度分别为1?10-2、1?10-3、1?10-4和1?10-5mmol/L)。 2.DNA-ladder检测细胞凋亡,观察各组细胞DNA损伤片段的变化,分析H2O2对AEC损伤的程度及CBIQ的保护作用;相差显微镜观察Hoechst染色后各组细胞凋亡形态的变化。实验共分3组:即对照组;H2O2损伤组;H2O2+CBIQ实验组。 3.全细胞膜片钳法观察H2O2损伤前后及加入CBIQ、氯通道阻断剂(DPC)或钙通道阻断剂尼卡地平(nicadipine)后,肺泡上皮细胞CFTRCl-通道电流的变化。探讨CFTRCl-通道激动剂对AEC保护作用的机制及与Ca2+之间的关系。 结果: 1.H2O2损伤后的A549细胞死亡数较正常组明显增加;损伤后的细胞经不同浓度CBIQ处理后,细胞死亡数明显减少,其中浓度为1?10-2和1?10-3mmol/L的CBIQ组细胞平均存活率分别为(76.1±0.8)%,(71.3±1.0)%,较损伤组(46.3±0.9)%明显增高(P<0.01,n=15)。 2.对照组DNA条带结构完整,电泳胶上无任何片段可见。损伤组则形成许多小的连续的DNA损伤片段。实验组经终浓度为100μmol/LH2O2及10μmol/LCBIQ共同干预4h后,可检测到凋亡标志性的DNA梯形带,降解片段亮度明显降低,条带明显减少,细胞凋亡率(28.5±3.9)%较损伤组(47.3±2.7)%明显下降(P<0.05,n=5)。 3.正常细胞及H2O2损伤后的细胞均记录到类似典型的CFTRCl-电流,均可被相对特异性的CFTRCl-通道阻断剂DPC所抑制。但损伤细胞的CFTRCl-电流较正常细胞明显减小。CBIQ对H2O2损伤后的CFTRCl-电流、被DPC和nicadipine阻断后的CFTRCl-电流均有激动作用。 结论: 1.H2O2诱导了肺泡上皮细胞氧化应激损伤的病理过程。 2.CFTRCl-通道激动剂CBIQ对于H2O2诱导的肺泡上皮细胞损伤具有保护作用。 3.CFTRCl-通道激动剂CBIQ可能部分通过对Ca2+的调节起到保护受损细胞的作用。