跨膜蛋白转运在脓毒血症肺损伤中的作用研究

急性肺损伤是脓毒症严重的并发症，其特征为肺部广泛炎症、肺毛细血管通透性增加导致的高蛋白性肺水肿以及肺功能丧失。传统观念认为蛋白性水肿液渗出是由于炎症导致的肺血管内皮细胞间裂隙形成（细胞旁通透性增加）所致。然而我们的试验已证实，在正常生理状态下起维持正常体液内环境稳定作用的跨膜蛋白转运（小窝蛋白-1介导），在炎症中起着重要的作用。而且进一步发现跨膜蛋白转运与细胞旁通透性存在密切联系。本课题将研究跨膜蛋白转运在脓毒血症肺损伤的发生发展中的作用。提出跨膜蛋白转运增加是脓毒症肺损伤发生的始动机制的新理论。通过广泛探讨其可能的分子机制，将为急性肺损伤的治疗提供新思路。

1. 内毒素LPS激活Toll样受体4（TLR4），是革兰氏阴性菌所致脓毒血症发病机理的主要因素。Caveolae相关信号蛋白小窝蛋白-１(Caveolin-1)，参与LPS引起的肺部炎症反应的调节，但是其机制尚不清楚。本研究旨在阐明，在肺毛细血管内皮中，caveolin-1在调节TLR4信号通路中所发挥的作用。使用TLR4-MD2-CD14转染的HEK293细胞株和caveolin-1基因缺陷小鼠的微血管内皮细胞，经研究发现细菌内毒素LPS通过CD14依赖的Src激活而刺激内皮细胞caveolin-1 Tyr14磷酸化。磷酸化后的Caveolin-1通过TLR4-MyD88通路的作用，激活下游信号导致IκB-α降解和引起NF-κB激活而释放TNF-α和IL-6等促炎因子。Caveolin-1磷酸化还可以引起细胞膜IRAK-1与Caveolin-1解联，进一步导致TLR4信号的激活。外源性磷酸化缺陷的Caveolin-1 Y14F突变基因植入Caveolin-1敲除的小鼠肺毛细血管内，与植入野生型Caveolin-1基因的小鼠相比，呈现出对LPS刺激的拮抗作用，造成Caveolin-1调节LPS-TLR4-MyD88信号通路复合物的能力丧失，从而抑制了NF-κB对LPS的反应，而且炎性因子的减少，肺水肿减轻，以及小鼠存活率增高也证实免疫反应减轻。 我们的实验结果首次揭示了，跨膜白蛋白血管通透性得决定因子Caveolin-1 Tyr14的磷酸化是LPS激活内皮细胞TLR4-MyD88信号通路，产生炎症因子，引起脓毒血症性肺部炎症中的关键性因素。因此Caveolin-1 Tyr14磷酸化调节TLR4信号在宿主内皮细胞防御功能中发挥至关重要的作用。所以，特异性的抑制内皮细胞Caveolin-1 Tyr14磷酸化，降低跨膜白蛋白血管通透性, 致使肺血管内皮细胞TLR4信号通路失活，也许是治疗脓毒血症致肺炎性损伤的一个行之有效的策略。. 2. 机械通气能引起免疫系统激活导致无菌性炎症反应。IL-1β是机械通气而引起肺部炎症的促炎因子。然而，机械通气引起IL-1β释放的机制尚不清楚。本研究发现，周期性牵拉肺泡巨噬细胞，线粒体在牵拉下释放活性氧, 激活NLRP3炎性小体从而释放IL-1β。因此, 激活NLRP3炎性小体为造成肺部炎性损伤的重要机制。