老年鼠肺水通道基因表达及肺泡水转运率研究

摘要

水通道蛋白（aquaporin，AQPs）是一族广泛存在于细胞膜上的持续开放的、不需要消耗能量、选择性高效转运水分子的特异孔道。水通道的发现为多种细胞的跨细胞膜快速水转运提供了生物化学基础。迄今为止，已发现的动物水通道蛋白有13种，他们广泛分布于全身各组织器官，包括大脑、肝脏、肺脏、心脏、肾脏、肌肉、骨骼和血细胞等，并在机体一些重要的生理和病理生理活动中发挥着重要作用。 呼吸系统的主要功能是提供呼吸通路、发声，同时具有免疫防御功能。其另外的一个作用是参与吸入气体的加温加湿，参与液体的吸收和分泌。水通道中的AQP1、AQP3、AQP4和AQP5在呼吸系统表达：AQP1主要在毛细血管内皮细胞和胸膜上表达；AQP3主要在气道基细胞的基底边膜表达；AQP4只在气道上皮细胞表达；AQP5在Ⅰ型肺泡顶膜上高表达。此外，纤毛柱状细胞、支气管腺体细胞中也有表达。 肺在出生前为液体分泌器官，而在出生后则迅速转为液体吸收器官，从而为肺泡呼吸做好准备。研究表明，大鼠胎肺在孕19天时首先出现AQP1的表达，且这种表达水平持续升高，从孕21天到出生后1天内可以增加5倍，而且这种高水平表达可以持续到成年以后。而AQP3、AQP4、AQP5的表达则发生在出生后2周内。水通道蛋白这种在出生前后的表达变化主要是与其出生前后的功能变化相适应的。 已有研究显示，肺泡腔内过量的液体清除随年龄的老化而下降，其确切机制尚不十分明确。本研究的目的是探讨小鼠肺内水通道蛋白的表达在老年状态下的变化及其与老年鼠肺泡水转运功能的关系。由于AQP1和AQP5在外周肺组织表达，直接参与肺泡腔和血管室之间的水转运过程，因此他们成为本研究的主要研究对象。Western blot和RT—PCR的结果提示了AQP1和AQP5在老年鼠肺组织内的表达有明显下调。通过一种改造的重力测定方法，对肺泡腔和肺毛细血管腔之间的渗透性和压力性水转运率进行了测量，结果显示，两种方法测定的老年鼠肺泡水转运率均较青年鼠显著下降，而组织形态学分析提示老年鼠和青年鼠之间的肺组织结构无显著差异，这说明老年鼠肺泡水转运率的下降与其肺组织结构变化无关，而与AQP1和AQP5在老年鼠肺组织内的下调表达有关。以往的研究表明，糖皮质激素可以上调AQP1表达，因此，我们比较了老年鼠和青年鼠血清糖皮质激素水平，与预期结果一致，老年鼠的糖皮质激素水平明显低于青年鼠的糖皮质激素水平，肌肉注射糖皮质激素可以上调AQP1的表达，并能够提高老年鼠肺泡水转运率，然而糖皮质激素对AQP5的表达并无作用。 本研究首次证明了老年鼠肺内水转运率下降、以及这种下降的功能改变与老年鼠AQP1和AQP5的下调表达有关。此外，糖皮质激素能够上调老年鼠肺内AQP1的表达、并改善肺水转运功能，为糖皮质激素应用于急性肺水肿的治疗提供了一条新的作用机制。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩写词

声明

引言

第一部分 文献综述

一、水通道概论

1水通道蛋白的发现及命名

2水通道蛋白的分类及组织分布

3水通道蛋白的分子结构

4水通道蛋白的功能调节

5水通道蛋白基因敲除小鼠的表型研究

二、水通道蛋白在呼吸系统中的分布和功能等相关研究

1呼吸生理和远端气道上皮简介

2肺内水通道蛋白的分布

3肺内水通道蛋白的发育表达和调节表达

4水通道蛋白在呼吸生理中的作用

三、水通道蛋白与呼吸系统疾病

1支气管哮喘

2慢性阻塞性肺病

3间质性肺疾病

4病毒性肺炎

5急性呼吸窘迫综合征和各种急性肺损伤

6肺癌

7肺水肿

本研究的目的和意义

第二部分材料与方法

一、实验材料

1主要生化和分子生物学试剂

2实验动物

3 主要实验仪器及耗材

二、实验方法

1以分子生物学方法分析水通道在青年鼠与老年鼠间表达变化

2以形态学方法比较青年鼠与老年鼠肺脏结构的差异

3青年鼠与老年鼠在渗透性和压力性水转运中水通道的功能变化

4血清糖皮质激素的测定

5糖皮质激素对水通道1表达和功能的调节

6统计学分析

第三部分 实验结果

一、分子生物学方法分析水通道在青年鼠与老年鼠间表达变化

二、形态学分析青年鼠与老年鼠肺组织结构的变化

三、青年鼠与老年鼠在渗透性水转运中水通道的功能变化

四、青年鼠与老年鼠在压力性水转运中水通道的功能变化

五、血皮质醇浓度测定

六、糖皮质激素对老年鼠AQP1表达和功能的调节

第四部分 讨论

第五部分 结论与创新点

参考文献

致谢

作者简历

攻读博士学位期间已发表的论文