海水淹溺不仅是航海事故、海上生产作业、旅游的死亡原因之一,而且是军队海上训练、作战、抢滩登陆战斗和非战斗减员的重要原因。水运交通事故,潜水等水上运动引起的淹溺在沿海地区更为常见。海水吸入肺内,可以直接损伤肺泡I、II型上皮细胞和肺毛细血管内皮细胞,也可以激发肺部急性炎症反应,引起肺水肿,急性肺损伤(ALI)/急性呼吸窘迫综合症(ARDS)。水通道蛋白(aquaporins,AQPs)主要介导自由水跨生物膜转运,对保持细胞内外环境的稳态平衡起重要作用,也参与执行机体的一些重要生理功能。水通道蛋白(AQPs)在肺泡毛细血管间的水跨膜转运中发挥重要作用,在调节肺泡上皮细胞的液体清除中已受到高度重视。AQPs与肺组织液体转运密切相关,在肺水平衡调节上有重要作用。但是水通道蛋白在海水淹溺性肺损伤中的作用仍不甚清楚,在海水引起的肺损伤中,AQP1,5有什么变化,起什么作用,这方面的研究也较少。为此,在本研究中,我们以海水浸泡A549细胞和海水淹溺性肺损伤大鼠动物模型为研究对象,观察AQP1,5在A549细胞内和肺组织的表达情况,以及地塞米松干预后的变化规律,同时观察肺组织的炎症反应的变化规律,旨在探讨海水型急性肺损伤(SW-ALI)/海水型呼吸窘迫综合征(SW- RDS)状态下,肺组织内AQP1,5的动态变化规律及其在肺水肿中的作用。研究内容:1.应用MTT法、光镜、免疫荧光和PT-PCR法检测海水对肺腺癌系细胞A549生长曲线、生长抑制率、细胞形态的影响及AQP1和AQP5在mRNA和蛋白水平的表达情况。2. 130只健康雄性Wistar大鼠随机分为3组,即海水淹溺组(n=60)、地塞米松处理组(n=10)和对照组(n=60)。海水淹溺组大鼠行气管切开、插管、吸入海水法建立;对照组大鼠只行气管切开,气管插管;地塞米松处理组大鼠,吸入海水同时给予腹腔内注射地塞米松(1mg/kg)。各组大鼠分别于致伤后0.5 h、1 h、2h、4h、8h时间点,取大鼠颈动脉血做血气分析观察动脉血氧分压(PaO2)的变化;光镜下观察肺组织病理变化;ELISA法测定外周血中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)的含量;伊文思兰法测定肺组织通透性变化。3.分别采用免疫组织化学法和RT-PCR方法检测肺组织中AQP1,5表达与蛋白分布。结果:1.肺腺癌细胞A549经海水浸泡15分钟后光镜下可见到细胞膜皱缩,细胞变小,但未见到细胞器及胞膜破裂。海水浸泡(1,2,4,8,16min)后,24小时内A549细胞生长受到抑制,但24小时后两组间无显著差异(P>0.05)。2.海水浸泡组A549细胞AQP1在mRNA和蛋白水平表达(0.78±0.07,27.3±2.7)明显高于对照组(0.41±0.04,18.6±1.5) (P <0.01;P<0.05)。3. A549细胞AQP5mRNA和蛋白的表达海水浸泡组(0.53±0.06,36.9±4.4)明显高于对照组(1.07±0.13,51.3±6.2) (P <0.01;P<0.05)。4.海水吸入后,大鼠动脉血氧分压(PaO2)和PaO2 /FiO2迅速下降, 0.5小时时下降最为明显(42.4±6.4,202.2±30.5),以后逐步上升,各时相点(0.5, 1, 2, 4, 8h)海水吸入组明显低于对照组(P<0.01);PaCO2仅在0.5h时有轻度增高(43.1±4.2);HCO3-下降迅速,在2h时达到最低点(8.3±4.6);pH在1h时下降到最低点(7.13±0.03)。5.光镜下可见海水淹溺组大鼠各时点肺组织有毛细血管充血、肺间隔增宽、肺间质、肺泡水肿和灶性出血,肺泡腔可见大量红细胞,8小时组最为明显,对照组未见明显病理变化。6.大鼠外周血TNF-α,在吸入海水后迅速增加,1小时即达到328.23±34.68pg/ml,2小时340.24±30.25pg/ml,之后逐步下降,海水吸入组各时相点明显高于对照组(P<0.01)。7.大鼠外周血IL-6,在吸入海水后逐步增加,在8小时达最大(1106.4±180.6pg/ml)。海水吸入组各时相点明显高于对照组(P<0.01)。8.大鼠肺毛细血管通透性海水吸入后明显增大(30.7±2.9μg/ml),显著高于对照组(18.4±1.7μg/ml)(P<0.01)。9.大鼠肺湿/干比值(W/D)吸入海水后明显增大,在实验时间内逐步增加,8小时时最高(5.86±0.43),与相应时相对照组(4.46±0.37)比较有显著差异(P<0.01)。10.海水淹溺组及对照组大鼠肺间质的毛细血管内皮AQP1均呈阳性表达;但海水淹溺组表达更强,光密度积分值显著高于对照组的表达(P<0.05);海水淹溺组大鼠肺组织AQP1mRNA表达也显著高于对照组(P<0.01)。11.海水淹溺组大鼠肺实质AQP5的阳性表达,积分光密度值显著高于对照组的表达(P<0.05);海水淹溺组大鼠肺组织AQP5mRNA表达也显著高于对照组(P<0.01)。12.地塞米松处理组大鼠,炎症介质TNF-α、IL-6的释放、肺泡和肺间质水肿、W/D、明显低于海水淹溺组,仍然高于对照组;PaO2及PaO2 /FiO2明显高于海水淹溺组;肺组织AQP1,5的表达积分光密度值显著高于海水淹溺组(P<0.05);肺组织AQP1,5mRNA表达也显著高于海水淹溺组(P<0.01)。结论:1.海水浸泡对A549细胞有损伤作用,但短时间内(16min)无致死作用。2.海水浸泡可使A549细胞细胞变小,胞膜皱缩,细胞内水外渗,同时并存AQP1,5表达上调,表明AQP1,5参与细胞内外的水平衡调节。3.海水吸入肺内可引起大鼠炎症介质TNF-α、IL-6的释放增多,肺泡、肺间质水肿,PaO2和PaO2 /FiO2下降,表明海水淹溺可引起急性肺损伤。4.海水淹溺所致大鼠肺损伤时,随肺水肿加重,AQP1和AQP5 mRNA及蛋白表达显著上调,表明AQP1和AQP5可能与肺水肿的形成过程有关。5.地塞米松可以改善海水淹溺ALI大鼠肺的毛细血管通透性、肺湿干比值、炎性因子的释放,上调AQP1和AQP5 mRNA及蛋白表达。这表明,AQP1和AQP5的上调表达可能是地塞米松保护海水淹溺大鼠ALI的重要机制之一。