脂氧素A4及其受体对急性肺损伤Na+—K+—ATP酶的影响

陈芳+王倩

[摘要] 目的 研究脂氧素A4及其受体对大鼠急性肺损伤Na+-K+-ATP酶的影响及机制。 方法 将大鼠随机分为7组：①对照组；②油酸（OA）组；③油酸+脂氧素A4（OA+LX）组；④OA+Alcohol组；⑤油酸+BML-111组（OA+BML-111组）；⑥油酸+脂氧素A4+BOC-2（OA+LX+BOC-2）组；⑦OA+DMSO组。机械通气1 h后处死，取肺组织测定Na+-K+-ATP酶α1、β1亚基蛋白表达和Na+-K+-ATP酶活性。 结果 与OA组比较，OA+LX组和OA+BML-111组肺组织Na+-K+-ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高（P<0.05），Na+-K+-ATP酶活性明显增强（P<0.05）；与OA+LX组比较，BOC-2抑制Na+-K+-ATP酶的活性（P<0.01）。 结论 脂氧素通过上调Na+-K+-ATP酶蛋白表达及活性减轻油酸诱导的大鼠急性肺损伤，其作用机制与脂氧素受体（ALX）相关。

[关键词] Na+-K+-ATP酶；急性肺损伤；脂氧素；脂氧素受体

[中图分类号] R563 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2016）23-0021-05

[Abstract] Objective To study the effect of lipoxin A4 and its receptor on Na+-K+-ATPase in acute lung injury. Methods SD rats were divided randomly into seven groups： ①control group； ②OA group； ③OA+LX group； ④OA+Alcohol group； ⑤OA+BML-111 group； ⑥OA+LX+BOC-2 group； ⑦OA+DMSO group. After 1 h of mechanical ventilation， lung samples were harvested. The protein of lung tissue samples was isolated to measure Na+-K+-ATPase protein expression and Na+-K+-ATPase activity. Results Compared with OA group， Na+-K+-ATPase β1 subunit protein expression and Na+-K+-ATPase activity were significantly increased in OA+LX group and OA+BML-111 group. Compared with OA+LX group， the beneficial effects of lipoxinA4 were abrogated by BOC-2（P<0.01）. Conclusion Lipoxin can up-regulated Na+-K+-ATPase β1 subunit protein expression and Na+-K+-ATPase activity in acute lung injury， and its mechanism is through ALX cGMP.

[Key words] Na+-K+-ATPase； Acute lung injury； Lipoxin； Lipoxin receptor

急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）是临床常见的急危重症，病死率高达50%[1-3]。其主要病理变化为肺组织大量炎性浸润和肺泡-毛细血管屏障损伤引起的肺水清除障碍、肺水积聚。肺泡内水肿液的及时主动清除是治疗急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征的关键措施[4]。Na+-K+-ATP酶在水肿液主动清除过程中具有至关重要的作用[5-9]。肺泡Ⅱ型上皮细胞基底膜Na+-K+-ATP酶将细胞内Na+主动转运至肺间质，形成Na+浓度渗透梯度，进而产生肺泡腔内液体重吸收。另外，研究发现，Na+-K+-ATP酶参与形成和维持肺泡上皮的紧密连接，从而影响肺泡上皮细胞的屏障功能[10-13]。因此，该酶功能的变化和调节对肺水的清除起着至关重要的作用。本实验研究促炎症消退介质脂氧素对大鼠急性肺损伤肺组织Na+-K+-ATP酶的调控及可能机制，为治疗急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征提供新的思路和实验依据。

1材料与方法

1.1动物

SPF级健康Sprague Dawley（SD）雄性大鼠56只，体重200～250 g，由温州医科大学实验动物中心提供（动物许可证：X1004258）。

1.2 主要试剂与仪器

脂氧素A4（lipoxin A4，LXA4）购自美国 Cayman，脂氧素A4受体激动剂（BML-111）和脂氧素A4受体抑制剂（BOC-2）均购自美国Biomol-Enzo Life Sciences，抗Na+-K+-ATP酶α1和β1抗体购自美国Abcam公司，油酸购自美国Sigma公司。小型动物呼吸机TKF-200c为江西麻醉呼吸设备公司，蛋白电泳系统为美国BioRAD，凝胶成像分析系统为英国的GDS 8000。

1.3 油酸损伤模型的建立

取SD雄性大鼠，戊巴比妥钠麻醉后行气管插管，机械通气。经股静脉分别注射生理盐水或纯油酸0.03 mL/kg。100%氧气机械通气1 h后，肺组织HE染色，透射电镜下观察。

1.4 动物分组及给药

雄性SD大鼠随机分为7组，每组8只：①空白对照组：股静脉注入等体积的0.9%生理盐水；②油酸组（oleic acid group，OA 组）：股静脉注入0.03 mL/kg油酸；③油酸+脂氧素A4组（oleic acid+lipoxin group，OA+LX组）：股静脉注入0.03 mL/kg油酸形成急性肺损伤10 min后，经股静脉注入脂氧素A4 2 μg/kg；④溶剂对照组（OA+Alcohol组）：股静脉注入0.03 mL/kg油酸10 min，乙醇（Alcohol，脂氧素A4的溶剂）20 μL/kg经股静脉注入；⑤油酸+BML-111组（OA+BML-111组）：0.03 mL/kg油酸刺激10 min后，BML-111（1 mg/kg，脂氧素A4受体激动剂）股静脉注入；⑥油酸+脂氧素A4+BOC-2组（OA+LX+BOC-2组）：股静脉注射0.03 mL/kg油酸与2 μg/kg脂氧素A4后，BOC-2（600 ng/kg）经股静脉注射；⑦溶剂对照组（OA+DMSO组）：股静脉注入0.03 mL/kg油酸10 min，经股静脉注入二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）（BML-111和BOC-2的溶剂）。大鼠机械通气1 h，腹主动脉放血处死，分离肺组织置液氮中速冻，然后-80℃保存。

1.5 检测Na+-K+-ATP酶α1、β1亚基蛋白表达

肺组织匀浆后提取蛋白并定量，加蛋白上样缓冲液，煮沸后保存。加入SDS-PAGE胶孔中进行电泳、转膜、封闭。最后加入抗Na+-K+-ATP酶α1和β1抗体（1∶1000），4℃过夜；第2天洗膜，加入二抗（1∶5000），室温孵育1 h；洗涤，ECL显影、曝光。

1.6 Na+-K+-ATP酶活性检测

ATP酶分解ATP为ADP、AMP和Pi，通过测定Pi的量判断ATP酶的活性。ATP酶活性单位以每小时每毫克蛋白分解ATP产生1 mmol Pi的量定义为一个ATP酶活力单位。按微量Na+-K+-ATP酶试剂盒（南京建成）说明书进行测定。

1.7 统计学处理

采用SPSS13.0统计学软件进行分析处理，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，多组样本比较进行方差齐性检验，组间比较采用单因素方差分析，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 油酸肺损伤模型建立

对照组肺组织结构清楚，支气管黏膜上皮排列整齐，肺泡壁无明显增厚，肺泡腔干净、无明显渗出，而油酸（OA）组肺组织充血明显，肺泡间质有炎性浸润，肺泡壁增宽，肺泡腔内可见出血和渗出（封三图4）。

2.2 脂氧素A4对油酸诱导急性肺损伤大鼠Na+-K+-ATP酶的影响

与对照组比较，OA组Na+-K+-ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高（P<0.05）；与OA组和OA+Alcohol组比较，油酸+脂氧素组（OA+LX）Na+-K+-ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高（P<0.05）；OA组、OA+Alcohol组和油酸+脂氧素组（OA+LX）Na+-K+-ATP酶α1亚基蛋白表达量比较差异无统计学意义（P>0.05）（图1A）。

与对照组比较，OA组Na+-K+-ATP酶活性增强（P<0.05）；与OA组和OA+Alcohol组比较，油酸+脂氧素组（OA+LX）Na+-K+-ATP酶活性显著增强（P<0.01）（图1B）。

2.3 BML-111 对油酸诱导急性肺损伤大鼠Na+-K+-ATP酶的影响

与空白对照组比较，OA组Na+-K+-ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高（P<0.05）；与OA组和OA+DMSO组比较，油酸+BML-111组Na+-K+-ATP酶β1亚基蛋白表达明显增高（P<0.05）；OA组、OA+DMSO组、油酸+BML-111组Na+-K+-ATP酶α1亚基蛋白表达量差异无统计学意义（P>0.05）。

与空白对照组比较，OA组Na+-K+-ATP酶活性增强（P<0.05）；与OA组和OA+DMSO组比较，油酸+BML-111组Na+-K+-ATP酶活性显著增强（P<0.05）。

2.4 BOC-2 对油酸诱导急性肺损伤大鼠Na+-K+-ATP酶活性的影响

与OA组比较，油酸+脂氧素组Na+-K+-ATP酶活性增强（P<0.01）；与油酸+脂氧素组相比，BOC-2抑制Na+-K+-ATP酶的活性（P<0.01）。

3 讨论

ALI/ARDS是一种急性呼吸衰竭综合征，虽然医疗条件和技术不断发展，但其病死率仍然极高[14，15]。学者们一直在探索寻找新的治疗ALI/ARDS的策略和方法。肺水肿是内毒素性肺损伤并发急性呼吸功能衰竭的主要病理基础，肺泡水肿液的及时主动清除对急性肺损伤的预后有重要影响。Na+-K+-ATP酶是主要位于细胞膜上的跨膜离子转运蛋白，具有维持细胞内外钠钾浓度梯度作用，是促进肺水沿着渗透梯度重吸收的关键。研究发现，Na+-K+-ATP酶主要由α亚基和β亚基构成。α亚基为催化亚基，主要通过水解ATP提供能量完成细胞内Na+和细胞外K+交换，β亚基为调节亚基，控制酶组装和镶嵌到质膜[16]，并维持细胞屏障功能，在肺水肿形成和消退过程中具有重要作用。

脂氧素（lipoxins，LXs）为花生四烯酸（arachidonic acid，AA）脂加氧酶（lipoxygenase）的代谢产物，作为炎症消退过程中产生的最重要的内源性抗炎促消退介质，脂氧素抑制中性粒细胞的趋化；调控炎症因子的平衡；促进损伤组织的修复，防止其纤维化；促进中性粒细胞的凋亡及巨噬细胞的吞噬，因而称为炎症反应的“刹车信号”[15，17]。脂氧素已被多种实验模型证实具有特异性肺保护作用，能够减轻肺水肿，修复上皮细胞屏障功能[15，17，18]。作为重要的内源性促消退介质，脂氧素主要是与其受体（formyl peptide receptor-like 2，FPRL2/ALX）结合，从而对多种炎症性疾病的预后产生影响。

我们前期的研究已经证实，在内毒素性肺泡Ⅱ型上皮细胞模型中，LXA4可以上调Na+-K+-ATP酶的mRNA表达和酶活性，并证实在肺组织存在LXA4受体ALX表达[19]。本实验则建立肺损伤动物模型，研究LXA4及其受体激动剂和受体抑制剂对内毒素性肺损伤Na+-K+-ATP酶的影响，从而进一步探讨LXA4促进肺水吸收的机制。

本实验发现，在油酸诱导的急性肺损伤模型中，脂氧素受体激动剂（BLM-111）与脂氧素一样，具有一定的肺保护作用，都能提高Na+-K+-ATP酶β1亚基蛋白表达和Na+-K+-ATP酶活性。有学者研究证实，BLM-111对出血性休克和机械损伤性肺损伤也具有促炎症消退作用[20，21]。Tang M等[14]研究发现，BLM-111可以减轻内毒素性肺损伤，保护细胞屏障功能。但这一作用被脂氧素受体抑制剂（BOC-2）拮抗，提示脂氧素A4对Na+-K+-ATP酶的作用是通过脂氧素A4受体（ALX）介导的。目前发现的脂氧素受体主要有ALX、peptido-LT receptors（CysLTR1）和核受体AhR。ALX 是脂氧素信号通路中首先被鉴别并克隆的G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCR）。

本实验证明脂氧素A4及其受体激动剂能够上调油酸诱导的急性肺损伤Na+-K+-ATP酶蛋白的表达和酶活性，从而促进肺水清除；脂氧素A4 的上述作用是通过与其受体（ALX）结合发挥作用的。我们的研究进一步阐明了脂氧素A4及其受体对大鼠急性肺损伤Na+-K+-ATP酶的作用及促进肺水重吸收的机制，为治疗ARDS 提供新的策略和依据。

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（收稿日期：2016-05-28）