振荡呼吸气流调控气道上皮细胞功能的蛋白组学分析

Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS) is caused by periodic re duction or cessation of breath due to the narrowing or occlusion of the upper airway during sleep, which adversely affected health of human sleep. Upper airway collapse or occlusion produce irregular oscillating flow. Wall shear stress produced by the oscillating flow act directly on the airway epithelial cells and is involved in regulation of the epithelial cells function. Experiment in vivo and cell experiments in vitro are combined to investigate the roles of oscillatory shear stress with different characteristics on the epithelial cells function. In the in vivo, animal model of OSAHS are used as the object of study, oscillatory shear stress with different characteristics investigated to understand mechanical of airway mechanism reconstruction. In the in-vitro, OSAHS breathing air environment simulation cabin is constructed according to the principle of bionics. CALU-3 culture cell is exposed under bidirectional oscillatory shear stress. Using proteomics technology, the quantitative relationship between oscillatory shear stress and expression of airway epithelial cell protein is investigated to seek differentially expressed protein. These investigations not only help to deeply understand the mechanical and biological mechanisms of OSAHS formation. It will be extremely valuable for the optimization of OSAHS clinical treatment, to prevent the OSAHS tissue hypoxia syndrome.

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）是以上气道软组织增厚，易塌陷，内腔变窄，呼吸暂停/ 紊乱为主要病理特征的临床常见疾病，严重危害人类睡眠健康。上气道塌陷甚至闭塞产生不规则的振荡气流。由振荡气流产生的壁面切应力直接作用于气道上皮细胞，参与上皮细胞的调控。本项目将从在体实验和离体细胞模型，研究不同特征的振荡切应力对气道上皮细胞功能的作用。在在体实验中，以OSAHS猪动物模型为研究对象，分析气道振荡切应力的特征。在离体实验中，根据仿生学原理构建OSAHS呼吸方式气流环境模拟舱。CALU-3细胞暴露在双向振荡切应力作用下培养。运用蛋白质组学技术，分析振荡切应力与气道上皮细胞蛋白质表达的定量关系。这些工作不仅有助于深入理解OSAHS形成的力学和生物学机制，对于优化OSAHS的临床治疗方案，防止OSAHS组织缺氧症侯群的出现，将极有价值。

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）是以上气道软组织增厚，易塌陷，内腔变窄，呼吸暂停/ 紊乱为主要病理特征的临床常见疾病，严重危害人类睡眠健康。上气道塌陷甚至闭塞产生不规则的振荡气流。由振荡气流产生的壁面切应力直接作用于气道上皮细胞，参与上皮细胞的调控。本项目从动物实验和离体细胞模型，研究不同特征的振荡切应力对气道上皮细胞功能的作用。在动物实验中，通过在软硬腭交界处粘膜下注射透明质酸钠，造成上气道局部狭窄，从而构建了SD大鼠上气道阻塞动物模型，分析气道振荡切应力对肺下气道及心脑内皮细胞的影响。在离体实验中，根据仿生学原理构建OSAHS呼吸方式气流环境模拟舱。人肺癌细胞系A549暴露在双向振荡切应力作用下培养。在不同参数下的生长状态，进行了蛋白质组学研究分析振荡切应力与气道上皮细胞蛋白质表达的定量关系。实验结果：模仿鼾征病人上建立大鼠呼吸道狭窄动物建模，常规饲养3个月，成功培养出具有鼾征特点（肥胖，打鼾，嗜睡，）的动物模型，活体动态呼吸曲线有与OSAHS一样的表现呼吸暂停，停前呼吸频率波动，负压持续时间比延长。模型组大鼠氧分压氧含量，氧饱合度均低于对照组。气管壁结构、心脏组织的切片发现模型组体内发生多系统缺氧性病变。蛋白质组学研究表明，上气道阻塞引起下气道肺组织蛋白质表达差异，共检测出264个差异表达蛋白，其中模型组58个上调蛋白，206个蛋白表达下调。离体实验表明，人肺癌细胞系A549，在不同参数的生长状态下，蛋白质谱学数据产生明显变化。差异蛋白主要参与压力感受，糖代谢，以及膜电位变化等通路。这些工作不仅有助于深入理解OSAHS形成的力学和生物学机制，对于优化OSAHS的临床治疗方案，防止OSAHS组织缺氧症侯群的出现，将极有价值。