关键词:
气道上皮损伤
修复机制
细胞质连接蛋白
GTP酶激活蛋白1
恒定链短肽
气态甲醛
摘要:
室温下甲醛是一种刺激性气体,可造成气道(气管和支气管)上皮损伤。在修复过程中,损伤周围的上皮细胞(airway epithelial cell,AEC)分裂增殖、分化和迁移,重新覆盖受损裸露区域,这一系列细胞活动过程依赖于微丝和微管的协调运动。包含IQ序列的GTP酶激活蛋白1(IQ motif containing GTPase activating protein1,IQGAP1)及其众多靶蛋白可以调节微管和微丝的活动,在其中起了关键的作用。IQGAP1是Rho家族GTPases成员Cdc42的一个重要的效应因子,属于细胞骨架蛋白,可以直接与肌动蛋白结合交联微丝,也能通过细胞质连接蛋白-170(cytoplasmic linker protein-170,CLIP-170)募集微管,从而参与细胞损伤修复、组织发展等多种活动。CLIP-170属于微管正极示踪蛋白(microtubule plus-end-tracking proteins,+TIPs),参与微管组装过程,并能稳定微管结构,促进微管延长。基于以上资料,推测IQGAP1和CLIP-170可能参与修复过程中的细胞极化和定向迁移等活动,从而在气道上皮损伤修复过程中发挥重要作用。<br> 目的:本研究通过建立小鼠甲醛吸入动物模型,检测IQGAP1和CLIP-170在模型小鼠气道上皮损伤修复不同阶段的动态变化,初步探讨二者在甲醛致气道上皮损伤修复过程中的作用及机制,继而为进一步深入探讨气道上皮损伤后的修复机制提供理论和实验依据。<br> 方法:选用健康昆明种小鼠24只,随机分成4组(甲醛吸入3、7、60天组和对照组),用5mg/m3气态甲醛分别使小鼠吸入3天、7天和60天,每天吸入4小时,建立甲醛致气道上皮损伤修复的动物模型,以未吸甲醛小鼠为对照。采用HE染色观察损伤修复过程中气道上皮的形态学变化,免疫组织化学染色检测IQGAP1和CLIP-170在气道上皮内表达的动态变化,Western印迹技术检测肺组织中IQGAP1和CLIP-170的总表达量,免疫荧光共聚焦成像观察IQGAP1和CLIP-170在气道上皮细胞内的分布变化。<br> 结果:①HE染色结果显示:对照组小鼠气道粘膜上皮结构完整,纤毛排列整齐,细胞间连接紧密;甲醛吸入3天组小鼠气道上皮细胞的纤毛粘连,倒伏,上皮细胞部分坏死脱落并有炎症细胞浸润;甲醛吸入7天组小鼠气道上皮出现修复现象,细胞-细胞间黏附变得松散,大部分气道被上皮细胞覆盖并在细支气管周围有大量的炎症细胞浸润;甲醛吸入60天组小鼠气道上皮细胞间粘附紧密,并可见部分气道上皮基底层细胞增生,细胞层次增多,管壁慢性炎症细胞浸润。②免疫组化染色结果:甲醛吸入3天、7天时IQGAP1表达均较对照组显著增强(P<0.01),60天时IQGAP1表达较7天组减弱(P<0.05),但与对照组相比无显著差异;CLIP-170在甲醛吸入3、7天时表达高于对照组(分别为P<0.01,P<0.05),60天时CLIP-170表达水平与对照组比较无显著性差异。③ Western印迹显示:IQGAP1和 CLIP-170蛋白含量在各实验组肺组织的变化与免疫组化表达变化一致。④荧光共聚焦成像显示:IQGAP1红色荧光颗粒在对照组气道上皮细胞胞质内呈均匀弥散分布,甲醛吸入3、7天时红色荧光颗粒明显增强,主要聚集在气道上皮细胞腔面和侧面质膜下的胞质中,60天时荧光分布与对照组相似;CLIP-170红色荧光颗粒在对照组气道上皮细胞胞质内呈均匀弥散分布,甲醛吸入3天和7天时红色荧光颗粒在气道上皮细胞腔面和侧面质膜下聚集成簇状,60天时荧光分布与对照组相似。<br> 结论:①气态甲醛对气道上皮存在持续性的损害作用,早期以气道上皮损伤性变化和炎症反应为主,长期吸入可引起气道慢性炎症及黏膜上皮细胞增生。②IQGAP1和CLIP-170可能通过表达量及分布变化参与甲醛引起的小鼠气道上皮损伤后修复过程。<br> 由上述结果推测:IQGAP1和CLIP-170可能通过对微管及微丝活动的调节,影响修复过程中细胞极化和定向迁移等生物学活动,从而在气道上皮损伤修复过程中发挥着重要的作用。