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目的:支气管肺发育不良(BPD)是早产儿常见的肺部疾病,主要表现为肺部的慢性炎症反应、肺泡发育障碍和毛细血管发育障碍等,病因主要为未成熟的肺组织暴露于高氧、机械通气、围生期感染等,是新生儿重症监护的重要并发症和婴幼儿时期最常见的慢性炎症性呼吸系统疾病。BPD的病理生理机制尚未完全明了,有关BPD的发病机制、预防和治疗的研究仍是新生儿医学的热点。
由于早产儿呼吸、换气功能不成熟,且常伴随着其他基础疾病,氧辽依然常规用于重症监护。而早产儿肺组织不成熟,抗氧化防御机制不完善,所以早产儿更容易发生高氧暴露肺损伤。并且在多种新生动物,甚至非早产的动物的实验中,单一的高氧因素就可以模拟大部分BPD的病理变化,包括肺泡间隔损伤、毛细血管损伤等,另有很多已知在肺泡分隔中起重要作用的分子表达减少,而诸多炎症因子如IL-8、IL-6等表达增加。
表观遗传学描述的是不涉及DNA碱基序列改变的基因表达的可遗传的改变,具有可遗传性、可逆性、没有DNA序列变化或不能用DNA序列变化来解释三个特点。目前对表观遗传学的研究主集中在组蛋白乙酰化水平和DNA甲基化水平及各自相关酶类。关于BPD模型的表观遗传学的研究较少。对早产羊机械通气后发现肺组织的组蛋白去乙酰化酶(HDACs)表达和活性都发生改变,组蛋白的乙酰化水平也发生相应变化。最终发生BPD的新生儿的脐带组织也存在表观遗传学方面的改变。所以表观遗传学变化似乎在BPD的发生发展中有重要作用。组蛋白的乙酰化水平直接影响基因的表达水平,而组蛋白的乙酰化水平取决于组蛋白乙酰化酶(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDACs)的平衡状态。我们将在高氧暴露新生大鼠模型中研究高氧对新生大鼠肺组织HDACs表达及活性的影响,和HDACs对高氧暴露肺损伤的病理改变的作用,及HDACs对部分基因表达的调节作用。
方法:第一部分:新生SD大鼠85%高氧暴露,建立高氧暴露新生大鼠肺损伤模型,研究高氧暴露新生大鼠的肺组织病理和肺组织中炎症因子IL-8、IL-6、TNF-α、MIP-2等的表达情况;第二部分:研究高氧暴露对新生大鼠肺组织中HDACs表达和活性的影响,及组蛋白乙酰化水平;第三部分:予新生大鼠皮下注射HDACs激动剂茶碱、HDACs抑制剂曲古抑菌素A(TSA)干预后再检测以上指标,以研究高氧是否通过HDACs影响肺组织病理改变,及HDACs是否参与调节高氧暴露肺损伤过程中炎症因子IL-8、IL-6、TNF-α、MIP-2等的表达。
结果:高氧暴露新生大鼠肺组织肺泡数量减少,次级突起减少,炎症因子IL-8、IL-6、TNF-α、MIP-2表达升高,同时,HDAC1、HDAC2的表达下降,总HDACs活性下降,组蛋白H3乙酰化水平升高。用HDACs激动剂茶碱可以部分改善高氧暴露引起的肺泡发育受阻如肺泡数量减少、次级突起减少等改变,并能减少炎症因子IL-8的释放;而HDACs抑制剂TSA可以阻断茶碱改善高氧暴露引起的肺损伤的作用。
结论:高氧通过抑制HDACs的表达和活性阻碍新生大鼠的肺发育,促进炎症因子IL-8的表达;HDACs激动剂茶碱可以通过激活HDACs部分改善高氧暴露引起的肺发育障碍,并可减少炎症因子IL-8的释放。