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目的:探讨Rac1蛋白在呼吸机相关性肺损伤发病机制中的作用。方法:将30只健康洁净级SD大鼠(雌雄各半)随机分为自主呼吸组(A组)、正常潮气量(VT)组(B组,VT=6ml·kg-1)和大VT组(C组,VT=40ml·kg-1),每组10只。各组大鼠经腹腔注射麻醉后行气管切开插管术。其中A组保持大鼠自主呼吸,B组按6ml·kg-1的潮气量行机械通气,C组则按40ml·kg-1的潮气量给予机械通气,240min后经心脏穿刺放血处死大鼠。分别收集各组大鼠的血清、支气管肺泡灌洗液(BALF)及肺组织标本,利用微量电子秤测定肺组织的湿干比重(W/D);通过透射电子显微镜(TEM)观察肺泡上皮细胞的超微结构;采用苏木精-伊红染色(HE)及光学显微镜观察大鼠肺组织病理变化;使用酶联免疫吸附法(ELISA)测定BALF与血清中白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、髓过氧化物酶(MPO)及巨噬细胞炎性蛋白-2(MIP-2)含量变化;通过免疫组织化学法检测Rac1、磷酸化细胞外信号调节激酶(p-ERK)及肌动蛋白(F-actin)在肺组织中的表达;采用蛋白质免疫印迹法(Western Blot)检测Rac1、p-ERK及F-actin在各组大鼠肺组织中的表达差异;利用免疫荧光技术(IFT)在共聚焦显微镜下观察肺组织中Rac1及F-actin的表达情况;应用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(q RT-PCR)检测Rac1、ERK及F-actin的基因m RNA的表达水平。结果:与A组及B组比较,C组大鼠肺组织的W/D比值有显著增高(6.64±0.88比1.79±0.36、4.76±0.73,P<0.05)。光学显微镜观察HE染色显示,A组肺组织无明显病理学改变;B组肺组织有轻微水肿及少量炎性细胞浸润;C组肺组织明显水肿,肺间隔增宽,肺泡充血,伴有大量炎性细胞浸润,肺泡结构紊乱。C组肺组织病理学评分明显高于A组和B组(评分比:12.00±2.00比6.00±1.51、8.50±0.53,均P<0.05)。TEM检测结果提示,A组肺泡上皮细胞超微结构无明显改变;B组肺泡上皮细胞中板层小体等细胞器减少,细胞膜绒毛分布欠均匀;C组肺泡上皮细胞形态不规则,核固缩明显,胞质中板层小体及线粒体等细胞器数量明显减少且分布不均。ELISA结果显示,与A组及B组比较,C组大鼠血清及BALF中IL-1β、IL-6、TNF-α、MPO、MIP-2均有明显升高[BALF中IL-1β(ng/L):121.51±25.62比24.03±7.46、63.8±18.10,IL-6(ng/L):136.65±32.65比31.35±10.51、52.23±6.95,TNF-α(ng/L):97.96±14.75比10.12±2.58、46.45±16.89,MPO(ng/L):0.80±0.31比0.08±0.04、0.24±0.09,MIP-2(ng/L):144.41±28.86比41.22±20.65、79.23±8.85;血清中IL-1β(ng/L):104.18±15.10比20.31±8.25、57.35±15.97,IL-6(ng/L):46.57±11.52比22.65±7.49、44.20±13.27,TNF-α(ng/L):39.41±6.53比5.37±1.87、19.25±4.55,MPO(ng/L):0.66±0.24比0.06±0.03、0.23±0.07,MIP-2(ng/L):109.20±25.78比22.77±8.37、57.32±24.51],组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。免疫组织化学法检测显示,A组大鼠肺组织仅有极少量的p-ERK、Rac1和F-actin表达阳性;B组阳性表达有所增加;C组中p-ERK、Rac1和F-actin的蛋白阳性表达均有明显增加。Western Blot结果亦提示:C组大鼠肺组织中p-ERK、Rac1和F-actin的蛋白表达明显高于A组和B组(p-ERK蛋白灰度值比:1.15±0.36比0.61±0.23、0.88±0.22,Rac1蛋白灰度值比:0.91±0.16比0.48±0.11、0.55±0.10,F-actin蛋白灰度值比:0.70±0.09比0.49±0.08、0.55±0.04,组间比较P<0.05)。共聚焦显微镜下IFT显示,C组肺组织中Rac1和F-actin蛋白广泛分布于细胞膜骨架及细胞质中,较A组和B组更为显著。而q RT-PCR检测ERK和Rac1的m RNA水平显示,C组较A组及B组的比值亦更高[ERK m RNA(2-ΔΔCt):8.23±2.83比1、3.02±1.38,Rac1 m RNA(2-ΔΔCt):4.45±2.26比1、1.22±0.39,均P<0.05]。结论:Rac1蛋白可能通过激活Rac1/MAPK/ERK信号通路引起大鼠肺组织中F-actin表达上调,导致肺泡上皮细胞骨架重构及细胞膜通透性改变从而介导或加重VILI。