胰岛素通过PI3K/Akt信号通路调控急性肺损伤ENaC介导的肺泡液体清除的机制研究

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目的通过建立非高血糖的急性肺损伤(ALI)动物模型,观察胰岛素对肺泡液体清除(AFC)和上皮钠离子通道(ENaC)表达的调控,探讨胰岛素在ALI中的作用;同时通过体外培养肺泡上皮细胞A549,进一步明确在胰岛素作用下调控ENaC可能的信号通路及作用机制,为其今后的临床应用提供理论依据及新思路。方法(1)成年健康的SD大鼠经腹腔注射戊巴比妥(50mg/kg)麻醉后,行颈静脉置管。①胰岛素组(LPS+Insulin):通过颈静脉给予脂多糖(LPS)(5mg/kg),在给予LPS前16h,微量泵入胰岛素(0.1U/kg/h);②渥曼青霉素(PI3K阻断剂)组(LPS+Insulin+Wortmannin):通过颈静脉给予LPS(5mg/kg),在给予LPS前16h,微量泵入胰岛素(0.1U/kg/h),同时在给予LPS前90min,LPS后90min和360min分别静脉给予渥曼青霉素(0.06mg/kg)。③脂多糖(LPS)组:通过颈静脉给予LPS(5mg/kg),在给予LPS前16h,微量泵入等量生理盐水;④对照组(Control):通过颈静脉给予等量生理盐水,并在颈静脉注射前16h微量泵入等量生理盐水。各组大鼠分别于颈静脉注射后0、1h、4h、8h抽取静脉血通过血糖仪和酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血糖和胰岛素含量变化。各组SD大鼠抽取静脉血后处死,并收集完整肺组织。右肺行AFC和肺泡灌洗液(BALF)检测,左肺行总肺水含量(TLW)分析。采用HE染色观察肺组织病理学改变,进行肺损伤评分比较。免疫组织化学检测肺组织ENaC表达变化情况。逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和蛋白免疫印迹法(Western blot)测定肺组织ENaCmRNA及蛋白表达情况,Akt磷酸化水平和Nedd4-2蛋白表达情况(。2)体外培养A549细胞,分为①对照组(Control):加入无血清培养基培养;②胰岛素组(Insulin):用含胰岛素(200mU/L)的培养基培养;③LY294002(PI3K阻断剂)组(Insulin+LY294002):加入含LY294002(10μM)的培养基培养30min,然后再加入相同作用浓度的胰岛素;④Akt抑制剂组(Insulin+Akt inhibitor):加入含Akt抑制剂(100nM)的培养基培养30min,然后再加入相同作用浓度的胰岛素,各组均在加入胰岛素后作用2h。RT-PCR和Western blot测定细胞ENaCmRNA及蛋白表达情况,Akt磷酸化水平和Nedd4-2蛋白表达情况,并进一步采用免疫共沉淀法检测Nedd4-2蛋白与ENaC各亚基的变化关系。结果(1)通过0、1h、4h、8h检测血糖和胰岛素含量发现各组血糖和胰岛素变化无显著差异。LPS组BALF中白介素-6(IL-6),肿瘤坏死因子-α(TNF-α),髓过氧化物酶(MPO)活性及蛋白含量与对照组比较显著增加。胰岛素作用后BALF中IL-6,TNF-α, MPO活性及蛋白含量显著减少,但胰岛素引起的变化效应又被渥曼青霉素所阻断。同时胰岛素治疗后显著改善了LPS诱导的肺损伤病理变化,肺损伤病理评分显著低于LPS组,但渥曼青霉素阻断了胰岛素作用的效应变化。与对照组比较,LPS组AFC显著降低,TLW显著增加。胰岛素作用后AFC显著增加,TLW显著降低,而渥曼青霉素阻断了胰岛素的效应。与LPS组比较,给予胰岛素显著上调了α-ENaC、β-ENaC和γ-ENaC的mRNA和蛋白表达及Akt磷酸化水平,Nedd4-2蛋白表达下降。渥曼青霉素干预后,α-ENaC、β-ENaC和γ-ENaC的mRNA和蛋白表达及Akt磷酸化水平下降,Nedd4-2蛋白表达增加。(2)胰岛素作用细胞后明显上调了α-ENaC、β-ENaC和γ-ENaC的mRNA和蛋白表达,同时Akt磷酸化水平增加,Nedd4-2蛋白表达下降。分别给予LY294002和Akt抑制剂干预后,α-ENaC、β-ENaC和γ-ENaC的mRNA和蛋白表达下降,Akt磷酸化水平下降,Nedd4-2蛋白表达增加。进一步通过免疫共沉淀检测提示胰岛素作用后与α-ENaC、β-ENaC和γ-ENaC结合的Nedd4-2表达减少。分别给予LY294002和Akt抑制剂干预后,与α-ENaC、β-ENaC和γ-ENaC结合的Nedd4-2表达增加。结论(1)胰岛素可以促进肺泡水肿液的清除,从而减轻ALI肺泡水肿液的聚集,降低肺水含量。(2)胰岛素通过PI3K/Akt信号通路调控ENaC的表达,从而影响肺水肿液的清除。(3)胰岛素通过PI3K/Akt信号通路,抑制了Nedd4-2与ENaC各亚基的结合,从而活化了ENaC,使ENaC各亚基表达增加。
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