钙激活钾通道（KCa）对矽尘致肺持久性炎症的调节作用及机制

矽尘诱导的肺持久性炎症是矽肺的发病基础，目前对这种炎症的信号转导过程、不可逆性调控机制以及向纤维化进展的危险环节仍不清楚。前期试验显示，抑制细胞膜钾通道活性可以降低巨噬细胞对矽尘的炎性应答，国内外一些研究也发现胞内钾、钙离子波动是矽尘炎症效应的伴随机制，据此我们推测与钾、钙离子相关的膜钙激活钾通道（KCa）是炎症信号过程的控制蛋白，并假设矽尘的长期刺激上调效应细胞KCa通道的表达，提高了效应细胞炎性反应的敏感性与兴奋性，形成正反馈调节导致炎症的不可逆与持久性。拟应用膜片钳、钙成像、免疫荧光标记、蛋白表达等技术，借助KCa通道阻断剂，从细胞实验和动物模型两个水平，确认KCa通道与矽尘炎症信号通路（NF-κB/TNF-α、Nalp3/IL-1β等）的关联性及其调控机制，综合论证KCa通道在矽尘致肺炎性反应中的不可逆性调控作用并评估对炎症持久性的影响，为矽肺发病机制的研究提供新的观点与科学依据。

矽肺一直是我国最严重的职业病，至今没有较好的医疗手段。对矽肺发病机制的探讨成为研究的重点与难点。项目负责人一直致力于细胞钾离子通道与矽肺发病机制的关联性研究。在本项目的资助下，主要完成了以下研究：（1）利用全细胞记录模式了解肺泡巨噬细胞膜KCa的电学特征与门控机制；（2）结合特异性阻断剂了解石英刺激下，KCa与细胞释放炎症因子的关联；（3）通过动物实验观察不同观察时间点上肺部炎症、肺泡巨噬细胞KCa表达、肺泡灌洗液中炎性因子的表达情况，以进一步了解KCa与肺内炎症因子的关联；（4）探讨人外周血T淋巴细胞KCa通道在矽肺发病中的生物标志作用。研究得到的结果主要有：（1）肺泡巨噬细胞表达不同钙激活钾离子通道，以KCa1.1和KCa3.1亚型为主，其中KCa1.1 I-V曲线呈典型的非线性关系，反转电位在-59.2±5.1mv，半数激活电压为9.6±2.8mV，斜率k=22.6±2.5，可以被特异性阻断剂Paxilline阻断；而KCa3.1 I-V曲线呈典型的非线性关系，反转电位在-65.0±5.5mv，半数激活电压为10.2±2.5mV，斜率k=24.1±2.3，可被特异性阻断剂Tram-34阻断；（2）毒理学研究提示KCa与石英致细胞炎性反应相关。在100ug/L的石英颗粒刺激下，KCa电流密度均值显著增加，对应的mRNA表达也增加，以石英颗粒处理组为参照，分别加入Paxilline（KCa1.1）、Tram-34（KCa3.1）特异性阻断剂后，可使细胞活性提高29.6%、60.7%，使IL-1β释放量降低至69.0%、74.3%；使TNF-α释放量降低至57.8%、77.2%；（3）动物实验结果显示，石英处理组动物肺部炎性细胞总数高于对照组和无定形石英组，且细胞膜KCa3.1表达灰度值明显高于对照组，有随时间表达而增加的趋势，肺内TNF-α、IL-1β表达量明显高于对照组和无定形石英组，也具有随处理时间延长表达量增加趋势；（4）I期矽肺病人病例20人，对照24人，利用流式细胞术技术，发现无论是CD4+还是CD8+T细胞，KCa3.1表达都低于对照，是否具有分子生物标志意义还需要进一步探讨。上述结果所体现的科学意义明显，即KCa3.1与炎性因子释放明显相关，可能是矽尘诱导肺部炎性中的关键调控因素。项目已产出三篇国内核心期刊论文。