急性高原肺水腫患者ODC1蛋白表達(dá)差異與肺動脈高壓的相關(guān)性研究

久太 馮喜英 關(guān)巍 華毛 杜發(fā)茂 拉周 崔金霞 李玉紅劉洪千 安文靜 馬維秀 時瑩慶 顏然然 徐海亮 馮斐

急性高原肺水腫患者ODC1蛋白表達(dá)差異與肺動脈高壓的相關(guān)性研究

久太1馮喜英1關(guān)巍1華毛1杜發(fā)茂1拉周1崔金霞1李玉紅1劉洪千1安文靜1馬維秀1時瑩慶1顏然然2徐海亮2馮斐2

目的鉆研高原肺水腫患者血漿中一氧化氮濃度改變；研究高原肺水腫患者血漿一氧化氮合酶和鳥氨酸脫羧酶酶活力和蛋白表達(dá)變化，及其血清蛋白濃度與肺動脈高壓的相關(guān)性研究。經(jīng)此研究，探究一氧化氮合酶和鳥氨酸脫羧酶對高原肺水腫發(fā)生和發(fā)展的作用。方法通過對30例高原肺水腫患者血漿中一氧化氮濃度、一氧化氮合酶和鳥氨酸脫羧酶活力和蛋白表達(dá)進(jìn)行檢測，并與30例正常人進(jìn)行差異性比較。結(jié)果高原肺水腫患者血漿中一氧化氮水平顯著下降(Plt;0.01)；一氧化氮合酶顯著降低(Plt;0.01)；鳥氨酸脫羧酶酶活力較正常人沒有差異(Pgt;0.01)，但是有上升的趨勢；鳥氨酸脫羧酶顯著升高(Plt;0.01)；高原肺水腫患者肺動脈壓與血漿中鳥氨酸脫羧酶含量呈負(fù)相關(guān)(Plt;0.05)。結(jié)論一氧化氮和一氧化氮合酶在高原肺水腫的發(fā)生和發(fā)展起著重要的調(diào)節(jié)作用；鳥氨酸脫羧酶在高原肺水腫患者血漿中的高表達(dá)可能對受損組織起到修復(fù)作用。

高原肺水腫；一氧化氮；一氧化氮合酶；鳥氨酸脫羧酶

高原肺水腫(High altitude pulmonary edema，HAPE)，是由于高原地區(qū)低壓、低氧等環(huán)境因素超過機(jī)體適應(yīng)能力而引起的高原特發(fā)性疾病。隨海拔的升高，大氣壓力、空氣氧含量、環(huán)境溫度均降低，紫外線輻射卻增高，其中前兩項對人體影響最大。高原低氧環(huán)境引起快速進(jìn)入高原地區(qū)人員的心率增快，心排出量增加；循環(huán)血再分布引起肺血流量增加，既引起肺循環(huán)血量增加，肺動脈壓力激增，造成肺泡和毛細(xì)血管損傷，細(xì)胞膜通透性增加，細(xì)胞外液轉(zhuǎn)移至肺間質(zhì)和(或)肺泡[1]。肺動脈高壓(pulmonary hypertension，PH) 和缺氧性肺血管收縮(hypoxicpulmonary vasoconstriction，HPV)是高原肺水腫發(fā)生和發(fā)展的主要原因[2]。HAPE起病急、進(jìn)展快，需緊急采取搶救措施，否則可迅速引起急性呼吸衰竭，甚至引起死亡，為高原肺水腫被列為急性高原特發(fā)病[3]。一氧化氮氧化合成的氧化氮(nitrogenoxides，NOx)可以防止缺氧引起的損害[2]。NO能夠特異性的作用于肺循環(huán)有效的調(diào)解缺氧情況下PH改變，同時不影響體循環(huán)，因此可改善高原肺水腫者肺通氣和需氧飽和度而影響其預(yù)后。血管的平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中的一氧化氮合酶 (nitricoxide synthase，NOS)作用于L-精氨酸，加快其與氧氣的反應(yīng)而合成一氧化氮。鳥氨酸脫羧酶 (Ornithine decarboxylase 1，ODC1)是多胺生物合成進(jìn)程之中催化鳥氨酸脫羧反應(yīng)的限速酶，故ODC1的表達(dá)量及生物活性直接影響多胺的生成。所以，本研究擬對確診為HAPE的患者測定血漿中NO、NOS和ODC1酶活力，了解其與肺水腫損傷修復(fù)之間相關(guān)性。

資料與方法

一、研究對象

本組研究對象為我院于2015年6月-2016年1月收治并確診為HAPE的患者30例，男性占27例，女性占3例，年齡20-46歲。研究組納入的30例患者均按照1995年中華醫(yī)學(xué)會發(fā)布的HAPE診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]納入，即符合：① 新到高原(海拔≥3000m)者，靜息狀態(tài)下呼吸困難，咳嗽、咳痰，為白色或粉紅色泡沫狀痰；② 中央性紫紺，肺部濕啰音；③ 主要診斷依據(jù)為胸部X線，雙肺表現(xiàn)為彌漫性、不規(guī)則性浸潤陰影，心影多正常；④ 臥床休息、連續(xù)氧氣吸入或快速低轉(zhuǎn)后，患者癥狀迅速好轉(zhuǎn)，胸片征象消散。排除標(biāo)準(zhǔn)為：臨床診斷為心肌梗死、心力衰竭等心肺疾患，并排除肺炎；另選30例年齡19-40歲的正常人群作對照，男性22例，女性8例。全部受試者均簽署知情同意書，且經(jīng)青海大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。兩組研究對象年齡比對無差異。

二、方法

本研究由我院超聲科專業(yè)人員利用PHILIPS IE33型彩色超聲診斷儀以同樣標(biāo)準(zhǔn)分別檢測實驗組HAPE和對照組肺動脈壓(mPAP)[19]測定肺動脈壓力。高原肺水腫組和對照組，分別在早晨采集靜脈血，分離血漿。選用NO、ODC1和NOS檢測試劑盒(南京建成生物工程研究所)進(jìn)行測定，實驗過程中嚴(yán)格按照說明書的程序和公式轉(zhuǎn)換，用紫外分光光度計(選用540nm 波長)測量其消光值來反映樣品NO、 ODC1和NOS濃度, 同設(shè)空白管和標(biāo)準(zhǔn)管, 空白管調(diào)零。采納高效液相色譜(HPLC)法檢測兩組檢測對象樣品中ODC1酶活力。比色法檢測兩組研究對象血漿中NOS酶活力，實驗步驟嚴(yán)格按照NOS分型試劑盒(南京建成生物工程研究所)要求進(jìn)行，儀器采用可見分光光度計SP-722(上海光譜儀器有限公司)。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

結(jié) 果

一、研究對象一般情況

本研究共納入HAPE組30人，平均年齡33.7±6.9歲。高原健康對照組30人，平均年齡31歲。兩組研究對象的平均年齡及性別、血常規(guī)及SaO2構(gòu)成差異無統(tǒng)計學(xué)差異，具有可比性。(見表1)。

二、血漿ODC1-1、NOS酶活力和NO的測定結(jié)果顯示

HAPE組患者血漿中NO為40.80±12.04 μmol/L,健康對照組NO為56.09±14.98μmol/L，HAPE組NO含量明顯低于健康對照組(Plt;0.01)；HAPE患者血漿中ODC1和NOS酶活力較正常人沒有差異(Pgt;0.01)。血漿ODC1-1、NOS酶活力和NO的測定成果顯示：HAPE患者血漿NOS含量為0.750±0.120U/L，而健康對照組為0.793±0.106U/L，HAPE患者血漿中NOS含量較健康對照組明顯降低(Plt;0.01)；HAPE患者血漿中ODC1含量為0.943±0.160U/L，健康對照組為0.936±0.130U/L，較健康對照組沒有差異(Pgt;0.01)。(見表2)。

三、相關(guān)性結(jié)果顯示

HAPE患者組內(nèi)比較得肺動脈壓與血漿中ODC1含量呈負(fù)相關(guān)(Plt;0.05,r=-0.045)，而健康對照組組內(nèi)無相關(guān)性(Pgt;0.05，r=2.7653)。(見圖1，2)。

表1 研究對象一般資料

表2 高原肺水腫患者血漿中ODC1、NOS酶活力和NO測定

與健康對照組比較*Plt;0.01

圖1 HAPE患者組肺動脈壓和血漿ODC1相關(guān)性分析

圖2 健康對照組肺動脈壓和血漿ODC1相關(guān)性分析

討 論

高原地區(qū)低壓、低氧且晝夜溫差大、氣候萬變，環(huán)境極其惡劣。大氣壓亦隨海拔升高而降低，海拔4000m時，大氣壓僅460mmHg。高原海拔越高，環(huán)境中含氧量和氧分壓卻越低，經(jīng)肺通氣達(dá)肺泡內(nèi)的氧分壓亦下降，肺換氣后動脈氧分壓及飽和度也隨之下降，達(dá)到一定程度時，血液循環(huán)系統(tǒng)運輸?shù)难醪蛔阋蕴峁C(jī)體正常生理活動所需氧量是，引起機(jī)體的代償性的改變和損傷，機(jī)體表現(xiàn)出缺氧癥狀，最終導(dǎo)致高原病的發(fā)生。即HAPE發(fā)病機(jī)制為高原低氧狀況下肺毛細(xì)血管通透性改變、肺血管因周圍無氧代謝酸性產(chǎn)物積聚而過度收縮和肺泡清除液體的能力下降[6]。

HAPE特指在高原環(huán)境低氧環(huán)境影響下發(fā)生的肺水腫，多在快速進(jìn)入海拔2500m以上地區(qū)時發(fā)生，多見于久居住于高原地區(qū)住戶進(jìn)入海拔更高區(qū)域者或平原人初次迅速進(jìn)入高原地區(qū)者中發(fā)生，其發(fā)病概率較高，有研究報告為0.4%-2%[6]。高原肺水腫具有起病急，進(jìn)展快特點，可對機(jī)體造成嚴(yán)重的損傷，可迅速引起患者呼吸衰竭，甚至引起死亡。一氧化氮 (nitric oxide，NO)為由肺血管內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)皮型一氧化氮合酶等誘導(dǎo)下合成的血管擴(kuò)張劑，可由多種因素刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞合成分泌。一氧化氮氧化合成的氧化氮(nitrogenoxides，NOx)可以防止缺氧引起的損害[2]。NO與NOS的表達(dá)及生物活性密切相關(guān)，L-精氨酸在NOS催化下與氧氣反應(yīng)生成的NO是機(jī)體內(nèi)的重要內(nèi)皮擴(kuò)張因子。NO能調(diào)節(jié)肺循環(huán)血管的舒張，降低肺血管阻力、肺循環(huán)總阻力、缺氧性肺血管收縮和肺動脈高壓；同時，NO可提高蛋白激酶活性，促進(jìn)鈣轉(zhuǎn)運蛋白磷酸化，增加細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子結(jié)合并轉(zhuǎn)運、儲存至肌漿網(wǎng)內(nèi)，降低細(xì)胞內(nèi)游離的Ca2+濃度，減少肌纖維收縮，平滑肌表現(xiàn)為松弛。該效應(yīng)作用于支氣管和肺血管時表現(xiàn)為擴(kuò)張氣道、肺血管[7]。另有研究顯示：NO可迅速彌散到鄰近的平滑肌細(xì)胞，促進(jìn)胞漿內(nèi)環(huán)鳥苷酸(cGMP)的合成，達(dá)到舒張平滑肌一直收縮作用，表現(xiàn)為肺血管的舒張[8]。Scherrer等[9]研究發(fā)現(xiàn)平原人進(jìn)入高原地區(qū)后肺組織中NO水平與高原地區(qū)長期居住者相比，其結(jié)果明顯低于世居者，同時令新抵達(dá)高原地區(qū)的人吸入NO后，肺動脈壓顯著下降，且與長期居住者接近。本文的研究成果顯示：HAPE患者血漿中NO含量為40.80±12.04μmol/L，而健康對照組為6.09±14.98μmol/L，HAPE組較健康對照組明顯降低(Plt;0.01)，與上述研究結(jié)果相似。研究認(rèn)為[10]，在缺氧時，氧化應(yīng)激自由基的增加可顯著降低NO的合成和釋放。此前的研究發(fā)現(xiàn)[11]，HAPE明顯損害患者肺組織中一氧化氮合酶，本文的研究結(jié)果與前述研究一致，本研究結(jié)果表明：HAPE患者血漿中NOS顯著降低(Plt;0.01)，與本文的研究結(jié)果相一致。Beall 等[12]探究總結(jié)了NOS與HAPE的密切關(guān)系，其探究成果表明NOS缺陷導(dǎo)致NO的低水平可能是HAPE發(fā)病的一個重要原因。這些都表明：NO和NOS在HAPE的發(fā)生和發(fā)展起著重要的調(diào)節(jié)作用。

鳥氨酸脫羧過程是動物體內(nèi)腐胺生物合成的重要途徑，腐胺在亞精胺合成酶的催化下轉(zhuǎn)變成亞精胺，進(jìn)而生成精胺。普遍見于動物各組織細(xì)胞內(nèi)，存在于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核中的ODC1是細(xì)胞內(nèi)多胺合成過程當(dāng)中的重要的調(diào)節(jié)酶，多胺作為基礎(chǔ)物質(zhì)，參與細(xì)胞的增殖、分化和移行，因而ODC1表達(dá)活性與細(xì)胞的狀態(tài)和種類相關(guān)[13]。Pavel Babal 研究表明ODC1參與了低氧損傷引起肺血管收縮的過程，且低氧損傷情況促進(jìn)大鼠肺組織中ODC1活性，促進(jìn)鳥氨酸脫羧反應(yīng)，精胺生成增加[16]。有研究結(jié)果講明：選用慢病毒載體介導(dǎo)的RNA干預(yù)技術(shù)沉默ODC1基因表達(dá)后，細(xì)胞增殖遭到抑制，細(xì)胞增殖周期從223h延長至320h，S期細(xì)胞比例上升，G0/G1和G2/M期細(xì)胞顯著減少，這進(jìn)一步證明了ODC1對細(xì)胞增殖起調(diào)控作用[20]。本結(jié)果顯示：HAPE患者血漿中ODC1酶活力較正常人沒有差異(Pgt;0.01)，但是有上升的趨勢；HAPE患者血漿中ODC1蛋白表達(dá)顯著升高(Plt;0.01)；HAPE患者肺動脈壓與血漿中ODC1含量呈負(fù)相關(guān)(Plt;0.05)。提示ODC1在HAPE患者血漿中的高表達(dá)可能對受損組織起到修復(fù)作用，這與先前的研究結(jié)果一致。表明ODC1在細(xì)胞生長過程當(dāng)中發(fā)揮首要的調(diào)節(jié)作用, 對組織損傷后的修復(fù)具有重要意義[18]。

綜上所述，本研究研究表明：ODC1、NO和NOS在HAPE的發(fā)生和發(fā)展起著重要的調(diào)節(jié)作用，且ODC1可能對受損組織的修復(fù)有一定的意義。

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CorrelationbetweentheexpressiondifferenceofODC1proteinandpulmonaryhypertensioninpatientswithacutehighaltitudepulmonaryedema

JIUTai,FENGXi-ying,GUANWei,HUAMao,DUFa-mao,LAZhou,CUIJin-xia,LIYu-hong,LIUHong-qian,ANWen-jing,MAWei-xiu,SHIYing-qing,YANRan-ran,XUHai-liang,FEIFeng
DepartmentofRespiration,theAffiliatedHospitalofQinghaiUniversity,Xi’ning,Qinghai810001,China

ObjectiveTo investigate plasma nitric oxide concentration change, plasma nitric oxide synthase, and ornithine decarboxylase enzyme activity and protein expression in patients with high altitude pulmonary edema, and to explore the correlation between serum protein concentration and pulmonary hypertension, in order to research the association of nitric oxide synthase and ornithine decarboxylase levels in serum with the development of high altitude pulmonary edema.MethodsThe levels of NO, NO synthase and ornithine decarboxylase enzyme activity and protein expression were detected in 50 patients with high altitude pulmonary edema plasma, and the results were compared with 49 cases of healthy subjects.ResultsNO and NO synthase decreased significantly (Plt;0.01), and ornithine decarboxylase enzyme activity showed no difference (Pgt; 0.01) in HAPE patients. Ornithine decarboxylase increased significantly (Plt;0.01). High altitude pulmonary edema and pulmonary artery pressure in ornithine decarboxylase plasma levels were negatively correlated (Plt;0.05).ConclusionNitric oxide and nitric oxide synthase in the development of high-altitude pulmonary edema play important regulatory role, and ornithine decarboxylase in high altitude pulmonary edema plasma expression can repair damaged tissue.

altitude pulmonary edema; nitric oxide; nitric oxide synthase; ornithine decarboxylase

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.12.008

青海省衛(wèi)計委指導(dǎo)性課題(No 2015-13)

1.810001 青海 西寧,青海大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸科 2.810001 青海 西寧,青海大學(xué)

2017-05-15]