粘附性改变介导的肺泡上皮细胞逃脱过度牵张所致应力衰竭的机制研究

肺泡上皮细胞（AECs）是过度牵张所致肺损伤的重要靶细胞。我们前期的工作发现：过度牵张可直接导致AECs死亡，但延长牵张时间，细胞死亡无累积现象，而且牵张过程中AECs经历了活跃的自身调节（主要表现为细胞粘附状态的改变）。我们据此推测：机械牵张条件下，AECs粘附状态的改变是其"逃脱"应力衰竭的重要途径，若能在牵张前对细胞粘附状态进行调控，有望降低过度牵张所致的细胞死亡。为此，本研究拟采用多种药物和分子生物学手段在实施牵张前干预AECs与基底膜粘附，观察不同粘附状态下，AECs对过度牵张的耐受程度。另外，研究引入数值模拟方法，计算粘附改变后细胞内部应力大小和分布变化，为粘附状态影响细胞对机械牵张耐受程度的具体机制做出初步探索。研究的完成将为防治机械牵张导致的肺损伤提供新思路。

机械通气作为一种有效的呼吸支持手段，广泛的应用于临床。但是不恰当的机械通气治疗可能造成肺损伤进一步加重，即呼吸机相关肺损伤（Ventilator－induced lung injury，VILI）。VILI的发生机制较为复杂目前仍未明确，普遍认为是肺泡上皮细胞过度牵张后无法承受过度形变而导致的细胞应力衰竭。因此避免肺泡上皮细胞的应力衰竭对预防及治疗VILI具有重要的意义。. 本实验对分离、培养的大鼠原代肺泡II型上皮（alveolar type II, ATII）细胞进行过度牵张研究。通过活性染色及凋亡测定发现过度牵张所致ATII细胞的死亡是直接应力衰竭后的坏死且坏死率不随牵张时间的延长而累积；应用原位固定技术在扫描电镜下同时观察到细胞经历了铺展－收缩－再铺展的形态重构过程，特别是在收缩过程中细胞周边形成大量的应力纤维。我们高度怀疑牵张后引起的细胞形态重构是细胞的抗损伤过程。应用粘着斑蛋白的荧光染色及免疫印迹方法我们证实牵张诱发的剧烈收缩是细胞粘着斑早期快速解聚引起的，通过调节细胞的粘附状态不仅可以改变牵张细胞的收缩状态，同时影响牵张细胞的存活率，即粘附增强牵张细胞的存活率降低，粘附降低（一定程度下）细胞的存活率升高。这一现象表明牵张时粘附状态与细胞活性密切相关。为了进一步明确在牵张过程中细胞粘附变化的力学特性，我们采用数值模拟技术分析不同粘附特性的细胞模型在过度牵张后的应力分布变化，证实细胞脱粘可以改变牵张中细胞应力的传递，减少细胞的平均应力水平。. 另外，肺组织除了受到不同程度的机械牵张外，不同压力下气流在各级支气管内的流速也是造成支气管、肺泡上皮细胞损伤的重要因素，气管插管导管是临床中更换气管插管的常用工具，但是在不同压力下，通过各种型号气管插管更换导管的流量变化却很少有人关注，而这一流量的多少与气压伤的发生密切相关，因此本研究团队与奥地利维也纳医科大学总医院危重症监护病房合作，观察不同压力条件下，通过气管插管导管的气体流量变化，为保证气管插管导管的临床安全应用提供依据。