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泛素是上世纪七十年代发现的一个广泛存在于真核细胞的短肽。早期人们对它的认识,主要是通过其参与的细胞内一种重要蛋白质选择性降解过程,其间泛素修饰蛋白质的过程被称为泛素化(ubiquitination)。后期人们发现,泛素化是细胞内仅次于磷酸化的重要信号转导机制,蛋白质经其修饰后除了进行选择性降解外,还有吞噬介导、基因表达、蛋白质分类运输等去路。同时,人们在许多疾病中均发现了泛素或泛素化物在细胞内和细胞外的异常变化,其中以伴随免疫异常的疾病为多,如肿瘤、脓毒症、神经退行性疾病。随着研究的深入,泛素化及泛素化物在细胞内外各种功能和作用逐步呈现在人们面前,形成了风格独具的泛素理论。
严格地说,泛素理论是伴随着危重病医学而发展起来的。无论是早期泛素蛋白酶体途径(UPP)的研究,还是后期发现UPP在肌肉恶液质(muscle cachexia)的作用,泛素在危重医学的研究极大丰富了泛素理论,推动了它的发展;并在创伤、脓毒症的研究中为其提供了新的研究方法一外源性给予泛素,Majetschak教授等人在这方面做了些有益的工作。综合相关的研究结果人们发现:细胞外泛素有类似抗炎因子的作用,有着一定的免疫抑制作用;在休克或脓毒症的状态下给予外源性泛素,有减少复苏液体量、降低血管通透性、减轻第三间隙液体增多等作用。
为进一步说明外源性泛素对脓毒状态的影响以及可能通过的作用途径,本次实验将从在脓毒症发病机制中研究较为成熟的一氧化氮(NO)致病机制着手,以小鼠为研究对象,通过盲肠结扎穿孔(CLP)造成脓毒症,研究CLP术后早期静脉给予外源性泛素(exogenous ubiquitin)对随后的血清NO水平、总体及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活性的影响,并选择对脓毒损害较为敏感的肺脏为单个器官的代表,观察其对肺损伤的影响;最后,考查外源性泛素对脓毒症小鼠预后的影响。
首先,将昆明小鼠77只随机分为CLP组、假手术组(SHAM组)和CLP+泛素组(UB组)三组;CLP术后6小时,CLP组和SHAM组分别处死7只小鼠进行标本采集;UB组则按10mg/kg尾静脉注射泛素;三组按术后7、8、9小时三个时间点分别处死7只小鼠采集标本,对血清NO水平、血清total-NOS和iNOS活性,及肺含水量进行测定,并观察各组的肺组织病理改变、比较肺损伤评分。实验的第二部分,是将总数45只的昆明小鼠分三组后,观察术后12小时、24小时、48小时各组的生存率。
结果发现:CLP组与UB组血清NO水平、血清tNOS和iNOS活性在术后7、8和9小时均不存在明显差异;术后9小时肺含水量和术后7小时的肺损伤病理评分存在显著差异;12小时、24小时和48小时生存率不存在显著差异。CLP术后早期,单次静脉给予10mg/kg泛素,可显著改善小鼠肺毛细血管通透性的升高,并可能一过性地减轻肺损伤程度;但不影响同期血清NO水平、NOS活性和组织细胞损伤逐步加重的趋势,亦不改善脓毒症小鼠的预后。我们推测:外源性泛素对脓毒状态下某个或某些组织细胞有着特异性的保护作用,并且这种保护作用体现在不同方面时可能有着不同的作用机制,有着一定的作用时限,并且与NO相关的致病机制无密切关联。目前,不论是国内还是国外,外源性泛素相关的报道较少,其研究尚处在起步阶段,各方面的理论和内容都急待完善;无论剂量和使用时间、使用方法,还是疾病模型的选择和其与细胞内泛素过程的联系等都存在着值得进一步研究的问题。外源性的给予泛素作为研究泛素的一种方法,在完善泛素理论、进一步澄清脓毒症发病机制及发展新的治疗方法等方面具有相当的研究价值和潜力。