自主通气通过α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路减轻呼吸机诱导肺损伤的机制研究

Ventilator-induced lung injury (VILI) is an important factor affecting the prognosis of critically ill patients, and inflammation plays a predominant role in the pathophysiological mechanism of VILI. Recent studies have found that maintaining a certain level of spontaneous ventilation can reduce the inflammation which would lead to VILI, but the mechanism remains unknown. The cholinergic anti-inflammatory pathway mediated by α7 nicotinic acetylcholine receptor (α7nAChR) has been proved playing an important role in the regulation of inflammatory response. Our preliminary experiment found that the expression of α7nAChR in macrophages was up-regulated by spontaneous ventilation. Accordingly, we hypothesize that spontaneous ventilation promotes the expression of α7nAChR in macrophages, leading to the activation of the cholinergic anti-inflammatory pathway, and inhibition of inflammatory mediators released by macrophage, which result in reducing inflammation in the lung and the incidence of VILI. In this study, we intend to explore the mechanism that how spontaneous ventilation reduce the severity of VILI through the activation of α7nAChR signaling pathway in lipopolysaccharide-induced acute respiratory distress syndrome wild and gene knockout mice model from molecular, cellular, histological and integrate aspects by using real time PCR, Western Blot, CBA technology. Our study will provide a novel idea for the prevention and treatment of VILI in clinical practice.

呼吸机诱导肺损伤（VILI）是影响危重患者预后的重要因素，肺组织炎症反应是VILI发生的重要病理生理学机制。近期我们研究发现保留一定水平的自主通气可减轻炎症反应导致的VILI发生，但其机制尚不清楚。α7烟碱能乙酰胆碱受体（α7nAChR）介导的胆碱能抗炎通路已被证实在炎症反应的调控中发挥了重要作用。我们预实验发现自主通气能上调巨噬细胞α7nAChR的表达。据此，我们提出假说：自主通气通过上调巨噬细胞α7nAChR的表达，激活胆碱能抗炎通路，抑制巨噬细胞释放炎症介质，减轻肺部炎症反应和VILI的发生。本项目拟在脂多糖诱导急性呼吸窘迫综合征的野生型和基因敲除小鼠模型中，采用real time PCR、Western Blot、CBA等技术，从分子、细胞、组织和动物整体水平等方面探讨自主通气通过活化α7nAChR信号通路减轻VILI的机制，为临床防治VILI提供新的思路。

呼吸机诱导肺损伤（VILI）是正压机械通气最严重的并发症之一，是影响危重症患者预后的重要因素。自主通气是近年来机械通气研究的热点，我们发现自主通气能够减轻肺部炎症水平和VILI的发生，但其机制仍不清楚。α7烟碱能乙酰胆碱受体（α7nAChR）介导的胆碱能抗炎通路已被证实在VILI的产生机制中发挥了重要作用，而且有数据提示自主通气可能会影响α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路活性。因此，本项目主要验证自主通气是否可以通过α7nAChR介导的胆碱能抗炎通路减轻VILI的发生及其可能机制。. 为验证本项目假说，我们通过脂多糖诱导急性呼吸窘迫综合征的野生型和基因敲除小鼠模型中，采用real time PCR、Western Blot、CBA等技术，从分子、细胞、组织和动物整体水平等方面逐层探讨自主通气通过活化α7nAChR信号通路减轻VILI的机制。首先，通过分子生物学等技术，评估自主通气和控制通气时α7nAChR和囊泡乙酰胆碱转运蛋白表达水平的差异，通过体内和离体水平揭示了自主通气能够使肺部α7nAChR和乙酰胆碱的mRNA表达水平明显增高，并发现α7nAChR与巨噬细胞标志物F4/80共定位，从而提示自主通气能够活化α7nAChR信号通路。然后，利用分子生物学、细胞生物学和基因敲除等手段，观察自主通气时肺部炎症反应水平、NF-κB信号通路活性、细胞凋亡等变化，结果发现肺部炎症因子（TNFα、IL-6和IL-1β）水平在自主通气组小鼠明显增高，而且NF-κB p65蛋白含量和磷酸化活性在自主通气组亦明显受抑制，而在α7nAChR基因敲除后上述结果未再显示，此部分研究结果提示自主通气时α7nAChR抗炎通路活化抑制了肺部炎症反应。最后，利用分子生物学、细胞生物学和组织病理分析等手段，观察自主通气时肺部组织病理损伤和呼吸功能等变化，结果发现自主通气组动物的呼吸力学指标、氧合功能、以及肺组织病理损伤评分明显优于控制通气组。. 本项目的完成对深化VILI在神经免疫方面机制的研究提供了新的理论依据，同时亦可能为临床通过保留一定程度的自主呼吸来防治VILI提供重要的科学依据。