α1-AT及其调控因子HNF-1在中毒性肺水肿中的作用

Phosgene is a main chemical material and a main chemical warfare abandoned by Japanese in our country. The accident of phosgene happened often. People suffered from pulmonary edema and even death after they exposed to phosgene, but no specific treatment was used for pulmonary edema. Therefore, prevention and treatment for it are an important public problem to deal with in our country. Our team found several main mechanisms about phosgene-induced pulmonary edema past 20 years, such as oxidative injury, injury of alveoli type II cell and so on. But we make no breakthrough based on our mechanisms. The reports showed that over-expression of α1-antitrypsin was found in acute lung injury and pulmonary edema induced by plateau, and α1-antitrypsin was regulated by HNF-1 in pulmonary epithelial cells. Our results showed that expression of α1-antitrypsin reduced in pulmonary epithelial cells in pulmonary edema rat exposed to phosgene. Lung injury can be alleviated withα1-antitrypsin treatment. To investigate the effect of α1-AT as a key molecular in phosgene-induced pulmonary edema, this project will study on the effect of α1-AT and its regulation factor HNF-1 on toxic pulmonary edema in molecular, cell and animal level by nose-inhalation chamber. We hope to find a target molecular and new mechanism, thus pave way for the discovery of biomarker for diagnosis in early phase and specific treatment of toxic pulmonary edema induced by phosgene.

光气是一种重要化工原料，也是日本遗留下来的主要化武武器。我国光气中毒事故经常发生，能引起中毒性肺水肿，严重者窒息死亡，但光气中毒没有特效治疗方法。因此，光气防治是我国亟待解决的公共卫生问题。我们团队近20年研究发现主要的中毒机制，如氧化损伤、肺泡II型细胞损伤等，但针对这些机制进行的治疗研究没有突破性进展。追踪文献发现，在急性肺损伤和高原肺水肿，α1-AT基因表达升高，而肺上皮细胞α1-AT又受HNF-1的调控。我们实验发现，光气中毒性肺水肿大鼠肺脏上皮细胞α1-AT蛋白表达下调，给予α1-AT可以明显改善光气对肺脏的损伤作用。为揭示α1-AT可能是光气中毒性肺水肿发生的关键分子，本课题利用国际先进的鼻吸入染毒设备复制光气染毒大鼠肺水肿模型，从分子、细胞和动物水平，研究α1-AT及其调控因子HNF-1在光气诱导的肺水肿中的作用，为阐明光气中毒性肺水肿机制、探索其早期诊断和有效治疗提供基础。

光气是一种重要的化工原料，被广泛用于医药生产、染料、杀虫剂、海绵、塑料、橡胶制品中。我国是世界上光气产量和使用量最大的国家，以光气为原料的生产企业数千家，年生产量超过300万吨。光气弹也是日本遗留在我国化学武器中最主要的部分。由于光气广泛使用，成千上万的化学工人和日遗化武处置人员都有潜在暴露风险。光气中毒可引发肺水肿，人员可死于急性呼吸窘迫综合征。光气肺损伤防治已成为我国亟待解决的公共卫生问题。我们团队经过20年研究发现其中毒机制，但针对这些机制进行治疗研究没有突破性进展。α1-抗胰蛋白酶（α1-AT）是一种急性期反应性抗蛋白酶，在临床上用于治疗其缺陷引起的肺气肿。许多证据表明，α1-AT有利于治疗由内毒素、缺血/再灌注等引起的急性肺损伤（ALI），但未有研究阐明其在光气诱导ALI中的表达和作用。.本课题主要研究内容：①利用国际先进的鼻吸入染毒设备给予大鼠41mg/m³光气30 min，染毒后3 h、6 h、12 h和24 h观察大鼠肺损伤情况，同时测定α1-AT、炎症和凋亡相关分子在大鼠肺组织中的表达；②建立光气诱导的人源支气管上皮细胞（BEAS-2B）损伤模型，正常组给予空气，光气染毒组给予3.2mg/m³光气60 min，测量炎症和凋亡相关指标的变化；③给予光气染毒大鼠/BEAS-2B细胞重组α1-AT蛋白，观察大鼠肺损伤、炎症和凋亡相关分子表达。 .本课题重要结果：①在光气诱导的大鼠ALI模型中，肺泡结构破坏，炎细胞浸润，出血增多，肺湿重和肺体比增加，BALF中总蛋白含量增加，炎症相关分子和凋亡相关分子蛋白表达增加；②在光气诱导的BEAS-2B细胞损伤中，炎症因子水平和凋亡水平增加；③给予光气诱导的ALI大鼠雾化重组α1-AT蛋白, 在光气染毒后12 h, 炎细胞浸润和出血减少，BALF中总蛋白含量降低，炎症相关分子和凋亡相关蛋白表达降低。在光气诱导的BEAS-2B细胞损伤中给予重组α1-AT蛋白，炎症因子和凋亡水平降低。.我们研究结果表明α1-AT能缓解光气诱导的大鼠ALI，证实其在光气ALI中发挥重要作用, 这为探索光气中毒性肺水肿的早期诊断和有效治疗提供新思路。