熏烟对肺组织AQP1表达与定位的影响

摘要

目的 探讨水通道蛋白1（Aquaporin1, AQP1）在慢性阻塞性肺病（Chronic obstructive pulmonary disease, COPD）和熏烟诱导的COPD小鼠模型中的表达变化。方法 选取SPF级昆明小鼠30只，4周龄，采用随机数字表法分为空白对照组、熏烟3个月组和熏烟6个月组，各10只。熏烟组小鼠构建熏烟诱导的COPD小鼠模型，空白对照组小鼠不进行任何处理。免疫组织化学法和蛋白印迹法分别测定各组小鼠肺组织中的AQP1蛋白表达量。体外使用尼古丁刺激人非小细胞肺癌细胞系A549,分为对照组（PBS）、3μmol/L尼古丁组（3μmol/L）和5μmol/L尼古丁组（5μmol/L）,测定各组A549细胞中的AQP1蛋白表达量。用“limma”函数对COPD数据进行差异表达基因分析；对AQP1表达量与差异表达基因进行Pearson相关性分析；用GeneMANIA平台对相关性强的基因进行富集分析。结果 免疫组织化学结果显示，对照组小鼠肺组织中AQP1主要分布于肺组织毛细血管内皮细胞和红细胞内，在Ⅱ型肺泡上皮细胞的顶膜也有少量分布。HE染色结果显示，对照组小鼠肺泡及肺间质无炎症细胞浸润，呼吸道通畅；熏烟3个月组小鼠肺组织可见肺大泡形成，小气道及血管周围可见炎性细胞浸润，并伴有黏性分泌物堆积；熏烟6个月组小鼠肺组织可见大量肺大泡，血管周围有大量炎性细胞聚集。蛋白印迹法检测结果显示，熏烟3个月组和6个月组小鼠肺组织中AQP1蛋白表达量较对照组分别减少约40%和60%（P<0.01）。体外使用尼古丁刺激结果显示，与对照组比较，3μmol/L尼古丁组AQP1蛋白表达量升高（P<0.05）;5μmol/L尼古丁组AQP1蛋白表达量更高（P<0.01）。生物信息学分析结果显示，数据集GSE103174中，与正常肺组织比较，COPD患者肺组织中AQP1显著降低（P=0.000 13）;差异表达基因分析发现，与正常组比较，COPD患者有62个基因表达上调和56个基因表达下调；Pearson相关性分析发现，表皮调节素（EREG）、前列腺素G/H合酶2（PTGS2）、双调蛋白（AREG）等基因与AQP1相关性系数（R²）>0.5;富集分析结果显示，EREG、白介素-6（IL-6）、AREG参与上皮细胞增殖过程，细胞色素P450家族1亚家族B成员1（CYP1B1）、白介素-1β（IL-1β）、IL-6、PTGS2参与血管内皮生长因子的产生。结论 COPD患者与熏烟诱导COPD小鼠模型的肺组织AQP1蛋白表达降低，这可能与尼古丁刺激肺泡上皮细胞导致AQP1增高无关。

关键词

水通道蛋白1 / 熏烟 / 毛细血管内皮细胞 / 尼古丁

基金资助

国家自然科学基金项目(32060158)