肺保护性通气策略对单肺通气大鼠肺组织中水通道蛋白表达的影响

周 晶, 高 巨, 米智华, 胡乃琴

(江苏省苏北人民医院 麻醉科, 江苏 扬州, 225001)

在胸外科手术麻醉中，单肺通气(OLV)是一种很重要的通气方式，但OLV所致的肺损伤增加了术后肺部并发症的发生率，如肺炎、肺不张、肺水肿等。肺水肿作为一种主要的肺损伤表现，其形成与水通道蛋白-1(AQP-1)、水通道蛋白-5(AQP-5)表达失调有关[1]。AQP-1与AQP-5对高渗透梯度下的水的通透起了重要的作用[2]。目前，国内外研究[3]均表明，肺保护性通气策略(LPVS)能有效降低机械通气全麻患者术后肺部并发症的发生率。本研究探讨肺保护性通气策略对单肺通气大鼠肺组织中AQP-1、AQP-5表达的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择9～10周的成年雄性SD大鼠15只，体质量300～400 g, 术前禁食12 h, 随机分为对照组(C组)、肺保护通气组(P组)、大潮气量组(H组)，每组5只。所有大鼠予戊巴比妥麻醉诱导后行气管切开，插入16G的套管针，并放置左侧股静脉留置针。将大鼠放在温箱中，以保证体温维持在36.5～38 ℃。C组大鼠开胸后直接放血处死，取左侧肺组织行相关检测。H组和P组大鼠在开胸后，可视下在气管切开处将16G套管针放入左侧支气管，再放置20G套管针于主气管，以减少漏气。后接小动物呼吸机行左侧肺单肺通气，若左肺正常膨胀，右肺近乎塌陷，则表示插管成功[4]。

H组通气模式为: 潮气量10 mL/kg, 呼吸频率50次/min。P组通气模式为: 潮气量6 mL/kg, 呼吸频率50次/min, 呼气末正压(PEEP)5 cmH2O，并30 min进行1次肺复张(5 mL的注射器推注2 mL的气体，持续5 s后抽出)。2组通气氧浓度均为100%。机械通气间的麻醉维持使用0.5%戊巴比妥，以4 mL/(kg·h)速度于左侧股静脉处静滴。2组大鼠均持续单肺通气4 h, 后放血处死，取左肺组织行相关检测。

1.2 评价标准

采用免疫组化法测定肺组织AQP-1和AQP-5蛋白的表达(定性)。免疫组化染色按试剂盒说明书操作。采用RT-PCR法测定AQP-1 mRNA和AQP-5 mRNA的表达。取肺组织，应用Trizol试剂提取肺组织总RNA。取总RNA 2 μg行反转录。PCR扩增AQP-1和AQP-5, 以β-肌动蛋白(β-actin)为内参，每个样本重复3次。AQP-1的上游引物为5′-TCTGGAGGGCTGTGGTGGCT-3′, 下游引物为5′-AAGTGAGTTCTCGAGCAGGGA-3′; AQP-5的上游引物为5′-TGGGTCTTCTGGGTAGGGCCTATTGT-3′, 下游引物为5′-GCCGGCTTTTGGCACTTGAGATACT-3′。PCR反应条件为: 以94 ℃预变性5 min、94 ℃ 30 s、60 ℃ 60 s为1个循环，共计40个循环。采用2-ΔΔCt的方法比较不同样本的相对表达水平。

1.3 统计学分析

采用SPSS 21.0统计学软件进行处理，实验结果以均数±标准差表示，计数资料以[n(%)]表示。组间计量资料比较采用单因素方差分析检验，计数资料比较采用χ2检验。P<0.05为 差异有统计学意义。

2 结 果

免疫组化法检测AQP-1和AQP-5蛋白的表达(定性)结果显示, 3组AQP-1蛋白无明显差异, C组和P组中均有AQP-5蛋白的表达, H组未见明显AQP-5蛋白表达。见图1、2。P组、H组大鼠肺组织中AQP-1 mRNA表达水平分别为(1.007±0.140)、(0.738±0.155), 均低于C组的(1.025±0.095), 其中P组与C组的差异无统计学意义(P>0.05), H组与C组的差异有统计学意义(P<0.05)。同时, P组大鼠肺组织中AQP-1 mRNA表达水平也显著高于H组(P<0.05)。

P组、H组大鼠肺组织中AQP-5 mRNA表达水平分别为(0.937±0.163)、(0.680±0.107), 均低于C组的(1.028±0.141), 其中P组与C组的差异无统计学意义(P>0.05), H组与C组的差异有统计学意义(P<0.05)。同时, P组大鼠肺组织中AQP-5 mRNA表达水平也高于H组, 但差异无统计学意义(P>0.05)。

P组、H组大鼠肺组织湿/干比值分别为(5.364±0.100)、(5.784±0.217), 均大于C组的(4.896±0.240), 差异均有统计学意义(P<0.01), 且H组大鼠肺组织湿/干比值也显著大于C组(P<0.01)。

图1 3组AQP-1蛋白的表达(200倍)

图2 3组AQP-5蛋白的表达(200倍)

3 讨 论

单肺通气是非生理性的通气方式，易诱发术后肺损伤，甚至导致急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。调查[5]显示，肺切除术后急性肺损伤的发生率高达12%，其原因与单肺通气时潮气量过大和气道压偏高有关。大潮气量机械通气还会在肺泡表面产生过度的机械刺激(如牵拉剪切力等)，而过度机械刺激可激活p38MAPK信号通路[6-7]。p38MAPK通路激活后可通过多种途径诱发或加重机械通气相关性肺损伤。研究[8-9]表明, p38MAPK通路激活可下调AQP-5的表达。

水通道蛋白(AQPs)是水分子跨膜运输的功能性通道蛋白。肺组织中有6种AQP表达，在外周肺表达的AQP主要是水通道蛋白AQP-1、AQP-5。AQP-1主要分布于肺毛细血管内皮[10], 清除支气管和脉管周围组织的水分; AQP-5主要分布在肺泡Ⅰ型细胞的顶膜面，清除肺泡内水分[11]。AQPs是一种对水具有特异性转运功能的细胞膜通道蛋白，具有抵抗肺水肿形成的作用[12-13]。研究[14-15]表明，生理和病理状态下AQPs在肺泡细胞的水平衡调节中都有重要的作用。试验[16]证实AQP-1、AQP-5表达下调参与了机械通气诱发大鼠肺水肿的发生。

本研究中，给予单肺通气大鼠4 h的不同模式的机械通气，两种通气模式均增加肺组织湿/干比值，考虑长时间机械通气导致的肺损伤，肺水增多是其重要原因之一。肺保护性通气模式下的湿/干比值相对较小，提示肺保护通气策略对肺组织有一定的保护作用。本研究结果显示，两种通气模式均导致肺组织中AQP-1 mRNA和AQP-5 mRNA表达降低，影响肺水转运，这是导致肺水增多的重要原因之一。肺保护性通气策略对AQP-1 mRNA和AQP-5 mRNA表达的影响相对较小。本结果与不同通气模式对肺组织湿/干比值影响趋势一致，考虑机械通气所致的肺水增多(甚至肺水肿)与AQP-1和AQP-5蛋白的表达下调有关。因此，在行单肺通气的过程中，有效实施肺保护性通气策略能够降低AQP-1和AQP-5下调的幅度。