p—ERK在COPD大鼠肺气肿形成中的表达研究

漆勇+戴志辉+廖晓斌

摘要：目的 探讨在COPD大鼠肺气肿形成过程中肺组织磷酸化细胞外信号调节激酶（p-ERK）的表达变化。方法 30只大鼠随机分为对照组、21d组、28d组，每只各10只。采用香烟烟熏联合气管内注入脂多糖的方法建立COPD模型。分别于21d、28d用图像分析系统测定肺泡平均内衬间隔（MLI）、平均肺泡数（MAN），用免疫组化法测定肺组织中p-ERK的表达。结果 MLI、MAN、肺组织p-ERK表达在21d组（70.38±7.14×10-6m，125.64±5.41个/m2，0.245±0.020）、28d组（96.76±9.07×10-6m，91.02±9.22个/m2，0.341±0.038）分别与对照组（47.76±4.27×10-6m，154.61±6.40个/m2，0.120±0.021）相比有显著性差异（P<0.01）；21d组、28d组MLI与肺组织p-ERK呈正相关（分别r=0.770，P<0.01）；21d组、28d组MAN与肺组织p-ERK呈负相关（分别r=-0.753，P<0.01）。结论 p-ERK在肺组织表达的增高，可能是COPD肺气肿形成的重要因素之一。

关键词：磷酸化的细胞外信号调节激酶；肺疾病；阻塞性；肺气肿

肺气肿是慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）重要的病理特征之一，其发病机制不完全明确，与炎症反应、蛋白酶-抗蛋白酶失衡等密切相关[1]。细胞外信号调节激酶（ertracellular-signal regulated kinase，ERK）属于丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）家族，是体内多条信号转导途径的汇集点[2]，可以介导氧化应激的发生，炎症细胞、炎性介质的产生以及蛋白酶的增加等。p-ERK作为ERK的活化形式，目前还未见与COPD肺气肿关系的相关报道。因此，观察在COPD大鼠肺气肿形成过程中肺组织p-ERK的表达，可能为防治COPD肺气肿形成提供新的研究思路。

1 资料与方法

1.1一般资料 脂多糖（LPS）（菌属O55：B5），北京博奥森生物技术有限公司；"天下秀"牌香烟（焦油量：11mg，烟气烟碱量：1.0mg），川渝中烟工业有限责任公司；Rabbit Anti-phospho-ERK1/2（Thr202+Tyr204）antibody（bs-3016R），北京博奥森生物技术有限公司；雄性SD大鼠30只，体重（210±20）g，西南医科大学实验动物中心提供；有机玻璃烟熏箱，自制；真彩色医学图像分析系统BI-2000，成都泰盟电子有限公司。

1.2方法 选取30只雄性SD大鼠随机分为三组，对照组：10只，呼吸正常空气及饲养4w，于第1、15d气管内注入生理盐水200μl。28d组参照顾延会[3]的造模方法，在第1、15d经气管注入200μl LPS（200μg/200μl），其余时间将大鼠放入机玻璃烟熏箱内烟熏天下秀牌香烟，2次/d，30 min/次，香烟12支/次，烟熏至少间隔2 h/次。21d组制备方法同28d组。

1.3肺组织标本处理 分别处死各组大鼠，取左肺下叶，用4%多聚甲醛溶液固定，常规脱水，石蜡包埋，切片，分别行HE染色、免疫组化染色。在显微镜200倍下观察HE染色的肺组织切片，随机选取左、中、右、上、下五个视野进行测量。标记通过各个视野中央"十"字交叉线的肺泡间隔数（Ns），测出十字交叉线的总长度（L），采用L/Ns表示各个视野肺泡平均内衬间隔（MLI），反映肺泡的直径大小。标记出每个视野内的肺泡数（Na），测出各个视野的面积（S），采用Na/S表示各个视野的平均肺泡数（MAN），反映肺泡的密度改变。检测免疫组化染色切片的随机3个视野肺组织p-ERK相对阳性表达强度，计算p-ERK平均吸光度值（A值）。

1.4统计学处理 采用SPSS 17.0统计学分析，数据用均数±标准差（x±s）表示，多组均数采用单因素方差检验。Pearson直线相关分析数据相关性，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 HE染色结果 由图1～3可见，对照组（图1）肺泡结构正常。21d组（图2）肺泡腔大小不一，少许肺泡壁断裂，周围可见部分炎细胞浸润。28d组（图3）肺泡壁断裂、肺泡融合、肺泡腔不规则的扩大，周围可见大量炎性细胞浸润。由表1可见，28d组与对照组比较，MLI明显升高，MAN明显降低（均P<0.01）；21d组与28d组比较，MLI明显降低，MAN明显升高（均P<0.01）。

图1～3大鼠肺泡病理学改变（HE×200）：对照组（图1）、21d组（图2）、28d组（图3）。

2.2免疫组化结果 由图4～6可见，p-ERK主要表达在支气管内皮细胞、平滑肌细胞、肺泡上皮细胞以及肺间质细胞，对照组（图4）p-ERK呈低表达，21d组（图5）p-ERK表达较28d组减少，28d组（图6）p-ERK呈高表达。由表2可见，28d组与对照组比较，p-ERK表达明显增加（均P<0.01）；21d组与28d组比较，p-ERK表达明显减低（均P<0.01）。

图4～6肺组织中p-ERK表达 （免疫组化×200） 对照组（图4）、21d組（图5）、干预组（图6）。

2.3相关性分析21d组、28d组MLI与肺组织p-ERK呈正相关（r=0.770，均P<0.01）；21d组、28d组MAN与肺组织p-ERK呈负相关（r=-0.753均P<0.01）。

3 讨论

COPD的发病率、死亡率逐渐升高，与肺组织对香烟烟雾等有害气体或有害颗粒的异常慢性炎症反应密切相关。肺气肿是COPD的重要病理特征，因此，研究肺气肿形成机制成为了当今医学领域的热点。目前发现COPD肺气肿的发病与炎症损伤、蛋白酶抗蛋白酶失衡、氧化应激、自身免疫反应等有关，但具体发病机制并不完全明确，涉及信号通路的相关性研究甚少。

ERK家族有5个亚族，包括ERK1-ERK5，ERK1和ERK2是将信号从表面受体传导至细胞核的关键激酶，p-ERK作为ERK的活化形式，参与细胞增殖、应激反应、凋亡等调控。活化的ERK可以提高肺内中性粒细胞、白介素-8（IL-8）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的水平[4]，促进肺成纤维细胞对基质金属蛋白酶-9（MMP-9）、MMP-1、MMP-2的分泌[5-6]，介导氧化应激的发生。本实验显示，21d组和28d组MLI、MAN、肺组织p-ERK表达分别与对照组比较，具有统计学意义。21d组、28d组MLI与肺组织p-ERK呈正相关，具有统计学意义，而21d组、28d组MAN与肺组织p-ERK呈负相关，具有统计学意义，说明在COPD肺气肿形成过程中，p-ERK在肺组织中的表达增高，提示肺组织p-ERK的表达在COPD肺气肿形成过程中起着重要作用。

综上所述，p-ERK在肺组织中表达增高，可能是COPD肺气肿发病机制中重要因素，进一步研究p-ERK在COPD在肺气肿的作用，可能为防治COPD提供新的研究思路。

参考文献：

[1]Vijayan VK. Chronic obstructive pulmonary disease [J] .Indian J Med Res， 2013， 137（2）：251-269.

[2]Roskoski R， Jr. ERK1/2 MAP kinases： structure， function， and regulation. [J].Pharmacological Res， 2012， 66（2）：105-143.

[3]顾延会，欧阳瑶. 烟熏联合脂多糖制备大鼠慢性阻塞性肺疾病動物模型[J].重庆医学，2012，41（13）：1295-1296.

[4]Berman R， Huang C， Jiang D， et al. MUC18 Differentially Regulates Pro-Inflammatory and Anti-Viral Responses in Human Airway Epithelial Cells [J]. J Clin Cell Immunology， 2014， 5（5）：257.

[5]Kim SE， Thanh Thuy TT， Lee JH， et al. Simvastatin inhibits induction of matrix metalloproteinase-9 in rat alveolar macrophages exposed to cigarette smoke extract [J]. Exp Mol Med， 2009， 41（4）：277-287.

[6]Asano K， Shikama Y， Shoji N， et al Tiotropium bromide inhibits TGF-beta-induced MMP production from lung fibroblasts by interfering with Smad and MAPK pathways in vitro [J].Int J Chro Obstruct Pulmon Dis， 2010（5）：277-286.

编辑/蔡睿琳