HSF1對(duì)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠的保護(hù)作用及其相關(guān)差異表達(dá)基因的篩選*

肖 歸， 王桂良， 陳廣文， 王小莉， 張華莉， 王慷慨， 劉梅冬， 劉 可， 肖獻(xiàn)忠△

(1中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)系， 湖南 長沙 410008； 2海南醫(yī)學(xué)院國際護(hù)理學(xué)院， 海南 海口 571199； 3贛南醫(yī)學(xué)院附屬萍鄉(xiāng)醫(yī)院消化內(nèi)科， 江西 萍鄉(xiāng) 337000)

·短篇論著·

HSF1對(duì)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠的保護(hù)作用及其相關(guān)差異表達(dá)基因的篩選*

肖 歸1,2， 王桂良3△， 陳廣文1， 王小莉1， 張華莉1， 王慷慨1， 劉梅冬1， 劉 可1， 肖獻(xiàn)忠1△

(1中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)系， 湖南 長沙 410008；2海南醫(yī)學(xué)院國際護(hù)理學(xué)院， 海南 ?？?571199；3贛南醫(yī)學(xué)院附屬萍鄉(xiāng)醫(yī)院消化內(nèi)科， 江西 萍鄉(xiāng) 337000)

目的探討熱休克因子1(heat shock factor 1，HSF1)減輕脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷的作用及其分子機(jī)制。方法采用氣管滴注LPS的方法制備小鼠急性肺損傷模型，觀察HSF1野生型小鼠(HSF1+/+)和HSF1敲除小鼠(HSF1-/-)肺大體改變和肺組織病理改變,檢測支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中總蛋白、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β和IL-6的蛋白表達(dá)。 采用基因芯片技術(shù)篩選經(jīng)LPS處理后的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織中的差異表達(dá)基因，并進(jìn)一步采用real-time PCR對(duì)CXC趨化因子受體2(CXC chemokine receptor 2，CXCR2)的表達(dá)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果與經(jīng)LPS刺激后的HSF1+/+小鼠相比，經(jīng)LPS刺激的HSF1-/-小鼠肺大體和病理損傷加重，BALF中總蛋白、VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6的含量升高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 基因芯片分析發(fā)現(xiàn)，與經(jīng)LPS處理的HSF1+/+小鼠相比，HSF1-/-小鼠共篩選出918個(gè)差異基因，有65個(gè)基因表達(dá)差異明顯，其中Atg7、ccr1、cxcr2、Tbl1xr1、Mmp9、Pparg、Plcb2、Arrb2、Cntn1、Col4a6等共 28個(gè)基因在HSF1-/-小鼠的肺組織中表達(dá)明顯上調(diào)；Fgfr1、Fgfr2、Map4k4、Ddx58、Tfg、Stat3、Smad4、Lamc1、Sdc3等共37個(gè)基因表達(dá)明顯下調(diào)。 Real-time PCR結(jié)果顯示，CXCR2的mRNA水平在LPS刺激的HSF1-/-小鼠肺組織較HSF1+/+小鼠表達(dá)明顯上調(diào)，表達(dá)趨勢與基因芯片結(jié)果一致。結(jié)論HSF1能減輕LPS誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷，CXCR2可能參與了對(duì)肺組織的保護(hù)作用。

急性肺損傷； 熱休克因子1； 基因芯片； 差異基因表達(dá)

急性肺損傷(acute lung injury，ALI)指由各種非心源性因素造成肺部炎癥和通透性增加的綜合征，主要表現(xiàn)為肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞以及肺泡上皮細(xì)胞損傷和急性進(jìn)行性缺氧性呼吸衰竭[1]，主要病因?yàn)楦腥?、膠原血管疾病、藥物攝入、吸入有害物質(zhì)、休克、急性嗜酸性肺炎、免疫介導(dǎo)的肺出血和血管炎及放射性肺炎等。ALI發(fā)病率和病死率極高且各種治療方法效果不理想，因此在臨床治療和基礎(chǔ)研究中都引起了高度的重視[2-3]。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁外膜的主要成分，采用氣管滴注LPS的方式可用來制備ALI模型[4]。

當(dāng)生物體遭受感染、毒物、高溫、自由基等應(yīng)激原作用時(shí)，機(jī)體會(huì)出現(xiàn)熱休克反應(yīng)(heat shock response，HSR)[5]。HSR受轉(zhuǎn)錄因子家族精細(xì)調(diào)控，熱休克因子1(heat shock factor 1，HSF1)是其中最重要的轉(zhuǎn)錄因子。本科室在前期研究中也發(fā)現(xiàn)，HSF1-/-小鼠對(duì)LPS的敏感性顯著增強(qiáng)，HSF1對(duì)LPS所致的內(nèi)毒素血癥具有明顯的抑制作用[6]，但是HSF1對(duì)ALI是否具有抑制作用以及具體機(jī)制目前尚不明確。

基因芯片可通過探針分子與樣品分子雜交，檢測雜交信號(hào)的強(qiáng)弱從而獲得樣品分子的數(shù)量和序列信息，具有高效率和便捷的優(yōu)點(diǎn)[7]。本研究以HSF1+/+小鼠和HSF1-/-小鼠為研究動(dòng)物，經(jīng)氣管滴注LPS制備ALI模型，分析HSF1對(duì)ALI的保護(hù)作用，并采用基因芯片技術(shù)篩選HSF1+/+小鼠和HSF1-/-小鼠ALI模型中肺組織基因表達(dá)譜的差異，探索HSF1在LPS誘導(dǎo)的ALI中起保護(hù)作用的潛在分子機(jī)制。

材 料 和 方 法

1動(dòng)物

SPF級(jí)HSF1-/-和HSF1+/+小鼠，由美國德克薩斯大學(xué)西南研究中心Ivor J. Benjamin惠贈(zèng)，喂養(yǎng)在中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，由專人負(fù)責(zé)小鼠基因型檢測，獲取雄性HSF1-/-和HSF1+/+小鼠，2～3月齡，25 g左右。將小鼠分為HSF1+/++生理鹽水(NS)組、HSF1+/++LPS組、HSF1-/-+NS組以及HSF1-/-+LPS組，其中，HSF1+/++LPS組和HSF1-/-+LPS組按照5 mg/kg的劑量從氣管滴注LPS(濃度0.8 g/L)，而HSF1+/++NS組和HSF1-/-+NS組從氣管滴注同等體積的NS。

2主要試劑

LPS購于Sigma；BCA蛋白定量試劑盒和4%多聚甲醛購于北京鼎國生物公司；血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α， TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β和IL-6的ELISA試劑盒購買自欣博盛生物科技公司；Trizol試劑購于Invitrogen；PCR反轉(zhuǎn)錄試劑盒以及Taq聚合酶均購自TaKaRa；GeneChip? Mouse Transcriptome Assay 1.0為Affymetrix產(chǎn)品(含23 000個(gè)基因)。

3主要方法

3.1小鼠急性肺損傷模型的建立 用1.5%水合氯醛(10 mL/kg)腹腔注射麻醉小鼠，暴露小鼠氣管后，用1 mL注射器緩慢滴加LPS(5 mg/kg, 濃度為0.8 g/L)入氣管內(nèi)，豎立起小鼠，旋轉(zhuǎn)，使LPS分布均勻，對(duì)照組給予NS氣管內(nèi)滴注。

3.2觀察小鼠肺大體變化情況 造模6 h后處死小鼠，取出肺組織，用濾紙吸去表面血漬，肉眼觀察不同組小鼠肺組織的大小、顏色、形狀等指標(biāo)。

3.3小鼠肺組織病理變化的觀察 小鼠肺組織取材后，使用4%多聚甲醛固定24 h，經(jīng)石蠟包埋后做成10 μm切片，切片使用二甲苯脫蠟后，經(jīng)各級(jí)乙醇至水洗環(huán)節(jié)，HE染色5～15 min，常規(guī)清洗、脫水、封片，置于光學(xué)顯微鏡觀察肺部組織學(xué)改變，顯微鏡下隨機(jī)選擇3～5個(gè)視野，于200倍和400倍拍照，不同染色相同視野采用Adobe Photoshop CS6軟件疊加合成。

3.4ELISA法測定小鼠支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中細(xì)胞因子的含量 暴露小鼠氣管，用1 mL注射器抽1 mL PBS緩慢注入支氣管，用手指輕輕振蕩小鼠胸廓1 min，然后回抽液體，保存在EP管中，1 500 r/min離心5 min，上清用于BCA蛋白定量和VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6的蛋白含量檢測。

3.5肺組織 RNA 的提取 用Trizol試劑抽提小鼠肺組織的總RNA，用DNA酶消化除去總RNA中的DNA， 1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測總RNA，紫外分光光度計(jì)測量A260/A280比值。

3.6基因芯片檢測 在PCR管配制總RNA變性反應(yīng)體系，變性反應(yīng)結(jié)束后配制cDNA第一鏈合成反應(yīng)體系，體系內(nèi)含Cy3/Cy5熒光標(biāo)記。取出經(jīng)定量的Cy3和Cy5標(biāo)記的探針，混合于PCR管內(nèi)，加入雜交緩沖液和甲酰胺。將雜交芯片水平放入加有PBS的雜交盒，置42 ℃雜交箱中避光雜交，結(jié)束后，將芯片盒用Affymetrix 掃描儀掃描獲取圖像并導(dǎo)入圖像分析軟件，采用 GeneChip Scanner 3000 對(duì)芯片結(jié)果進(jìn)行掃描，用 Command Console Softeware 4.0 讀取原始數(shù)據(jù)，采用 Expression Console對(duì)合格數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。使用GeneSpring和Cluster分析軟件進(jìn)行聚類分析，用Pathway進(jìn)行基因信號(hào)通路分析。

3.7Real-time PCR的驗(yàn)證 采用Real-time PCR的方法對(duì)在HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織中表達(dá)有差異的關(guān)鍵基因CXCR2進(jìn)一步驗(yàn)證。檢測基因引物序列由金斯瑞公司設(shè)計(jì)合成，CXCR2上游引物為5’-TCTGCCACAAAAGCGTCTA-3’，下游引物為5’-GAGTGGCATGGGTTAGTTGG-3’；以β-actin 作為內(nèi)參照，上游引物為5’-GGGAAATCGTGCGTGACAT-3’，下游引物為5’-CAGGAGGAGCAATGATCTT-3’。配制20 μL的反應(yīng)體系:上游引物 0.5 μL，下游引物 0.5 μL，SYBR Enzyme 10 μL，cDNA 1 μL，無酶水8 μL。反應(yīng)條件為： 95 ℃預(yù)變性10 min， 95 ℃變性30 s， 60 ℃延伸1 min，40 個(gè)循環(huán)。

4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，兩組樣本之間比較選用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1HSF1減輕LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠肺大體損傷

未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠中，肺大體標(biāo)本無明顯損害，經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺體積變大，水腫明顯，且顏色明顯變黑，HSF1-/-組的肺組織病變損傷程度明顯重于HSF1+/+組，見圖1。

2HSF1減輕LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠肺組織病理學(xué)損傷

Figure 1. Macroscopic changes of the lung tissue ofHSF1-/-andHSF1+/+mice with ALI induced by LPS. A:HSF1+/++NS group; B:HSF1+/++LPS group; C:HSF1-/-+NS group; D:HSF1-/-+LPS group.

圖1LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷HSF1-/-小鼠和HSF1+/+小鼠肺大體標(biāo)本觀察

未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠中，肺組織切片均未見明顯異常，經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺泡壁毛細(xì)血管充血明顯，細(xì)支氣管腔內(nèi)存在大量脫落炎性細(xì)胞及滲出物，肺泡腔及間質(zhì)內(nèi)可見大量紅細(xì)胞和多形核白細(xì)胞浸潤，并伴有血栓形成，HSF1-/-組小鼠較HSF1+/+小鼠肺組織的損傷明顯加重，見圖2。

Figure 2. Pathological changes of the lung tissue ofHSF1-/-andHSF1+/+mice with ALI induced by LPS (HE staining, ×40). A:HSF1+/++NS group; B:HSF1+/++LPS group; C:HSF1-/-+NS group; D:HSF1-/-+LPS group.

圖2LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷HSF1-/-小鼠和HSF1+/+小鼠肺組織病理觀察

3HSF1降低LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠BALF中蛋白總量和VEGF濃度

未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠中，肺組織中總蛋白和VEGF表達(dá)均較低，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性；經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織中總蛋白和VEGF表達(dá)均顯著升高，HSF1-/-組比與HSF1+/+組更高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見圖3。

Figure 3. The changes of the concentrations of total protein and VEGF in BALF ofHSF1-/-andHSF1+/+mice with ALI induced by LPS. Mean±SD.n=6.##P<0.01vsHSF1+/++NS group;△△P<0.01vsHSF1-/-+ NS group.*P<0.05,**P<0.01vsHSF1+/++LPS group.

圖3LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷HSF1-/-小鼠和HSF1+/+小鼠BALF中總蛋白和VEGF濃度的變化

4HSF1降低LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠BALF中TNF-α、IL-1β和IL-6濃度

ELISA結(jié)果顯示，未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠BALF中TNF-α、IL-1β和IL-6的蛋白表達(dá)均較低，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性；經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠BALF中TNF-α、IL-1β和IL-6炎癥因子的蛋白表達(dá)均顯著升高，HSF1-/-組比與HSF1+/+組更高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見圖4。

Figure 4. The concentrations of inflammatory factors in the BALF ofHSF1-/-andHSF1+/+mice with LPS-induced ALI. Mean±SD.n=6.#P<0.05,##P<0.01vsHSF1+/++NS group;△P<0.05,△△P<0.01vsHSF1-/-+NS group；*P<0.05,**P<0.01vsHSF1+/++LPS group.

圖4LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷HSF1-/-小鼠和HSF1+/+小鼠BALF中炎癥因子濃度的變化

5芯片結(jié)果的聚類分析

基因進(jìn)行聚類分析顯示發(fā)現(xiàn)：與HSF1+/+小鼠相比，HSF1-/-小鼠一共篩選到918個(gè)差異基因，其中有188個(gè)基因表達(dá)下調(diào)，730個(gè)基因表達(dá)上調(diào)。

6芯片結(jié)果的信號(hào)通路分析

與HSF1+/+小鼠相比，HSF1-/-小鼠肺組織中65個(gè)信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)具有顯著差異，有28個(gè)基因表達(dá)水平上調(diào)，有37個(gè)基因表達(dá)水平下調(diào)。GO 信息分析顯示上述差異基因主要與代謝調(diào)控、應(yīng)激反應(yīng)、炎癥因子分泌調(diào)控、趨化因子調(diào)控、蛋白修飾、自身免疫性疾病等密切相關(guān)。

7Real-timePCR驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

研究證明，CXCR2與ALI密切相關(guān)，因此我們選定CXCR2來進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示，未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織中CXCR2的mRNA表達(dá)均較低，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性；經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織CXCR2的mRNA表達(dá)均顯著升高，HSF1-/-組比與HSF1+/+組更高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，變化趨勢與基因芯片結(jié)果一致，見圖5。

Figure 5. The mRNA level of CXCR2 in the lung tissue ofHSF1-/-andHSF1+/+mice with LPS-induced ALI. Mean±SD.n=6.##P<0.01vsHSF1+/++NS group;△△P<0.01vsHSF1-/-+NS group；*P<0.05vsHSF1+/++LPS group.

圖5LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷HSF1-/-小鼠和HSF1+/+小鼠肺組織中CXCR2的mRNA表達(dá)

討 論

ALI的臨床表現(xiàn)主要為進(jìn)行性呼吸窘迫綜合征和低氧血癥，它發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，炎癥反應(yīng)是其重要的機(jī)制之一[8-9]。眾多研究證明，ALI的嚴(yán)重程度與中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活化的程度以及遷移到肺泡的數(shù)目密切相關(guān)，活化的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞能夠產(chǎn)生許多細(xì)胞毒性物質(zhì)，包括顆粒酶、活性氧、活性脂、各種促炎細(xì)胞因子和中性粒細(xì)胞胞外陷阱，它們通過網(wǎng)織形成陷阱捕獲細(xì)胞外的病原體，這對(duì)于ALI發(fā)展至關(guān)重要[10-12]。

眾多研究證明，HSF1是必不可少的熱休克基因，HSF1-/-動(dòng)物的細(xì)胞在遭受高溫等刺激時(shí)，相比于野生型動(dòng)物更容易凋亡，這證明了HSF1能夠提高細(xì)胞的存活率[13]。HSF1能夠提高存活率這一現(xiàn)象在很多動(dòng)物中也有證實(shí)。本科室在前期研究中也發(fā)現(xiàn)，HSF1-/-小鼠對(duì)LPS的敏感性顯著增強(qiáng)，并且其生存率顯著降低，且HSF1能夠有效減少內(nèi)毒素血癥中TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥因子的表達(dá)水平，這些結(jié)果表明，HSF1對(duì)LPS所導(dǎo)致的內(nèi)毒素血癥具有明顯的抑制作用[14-15]。但是HSF1對(duì)ALI小鼠是否具有保護(hù)作用以及具體機(jī)制目前尚不明確。本研究結(jié)果顯示, 未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠中, 肺組織的大體標(biāo)本和病理無明顯異常，肺組織中總蛋白、VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6的蛋白表達(dá)均較低且無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織的大體標(biāo)本和病理標(biāo)本出現(xiàn)損傷、肺組織中總蛋白、VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6炎癥因子的蛋白表達(dá)均顯著升高；HSF1-/-+LPS組與HSF1+/++LPS組小鼠相比，肺組織的損傷更重，肺組織中總蛋白、VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6炎癥因子的蛋白進(jìn)一步升高，以上結(jié)果表明LPS能誘導(dǎo)小鼠ALI，在非刺激的狀態(tài)下，HSF1對(duì)HSF1肺組織中總蛋白、VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6炎癥因子的表達(dá)不起調(diào)節(jié)作用，經(jīng)LPS刺激后，HSF1能減輕LPS所致的ALI小鼠血管通透程度，抑制肺組織中總蛋白、VEGF、TNF-α、IL-1β和IL-6炎癥因子的表達(dá)從而減輕肺部的損傷情況。

為了進(jìn)一步了解HSF1對(duì)ALI的炎癥相關(guān)基因的調(diào)控，本研究采用基因芯片技術(shù)，篩選出了LPS刺激的HSF1-/-小鼠中918個(gè)差異基因，其中Atg7、ccr1、cxcr2、Tbl1xr1、Mmp9、Pparg、Plcb2、Arrb2、Cntn1、Col4a6等共 28個(gè)基因明顯上調(diào)，F(xiàn)gfr1、Fgfr2、Map4k4、Ddx58、Tfg、Stat3、Smad4、Lamc1、Sdc3等共37個(gè)基因明顯下調(diào)，這些表達(dá)差異明顯的基因主要與代謝調(diào)控應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞因子分泌、炎癥應(yīng)答、趨化蛋白調(diào)控、自身免疫反應(yīng)等分子生物學(xué)過程相關(guān)。通過查閱文獻(xiàn)[16-17]，我們最終選定CXCR2來鑒定。CXCR2是趨化中性粒細(xì)胞的主要趨化因子受體之一，主要通過和IL-8(CXCL8)等趨化因子結(jié)合后產(chǎn)生效應(yīng)，其主要功能是能夠趨化中性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞到損傷部位，參與機(jī)體的防御反應(yīng)或者中性粒細(xì)胞的大量增加從而產(chǎn)生更為廣泛的組織損傷。CXCR2是一個(gè)與ALI密切相關(guān)的基因，但目前尚無文獻(xiàn)報(bào)道HSF1與 CXCR2 在調(diào)控 LPS誘導(dǎo)的ALI中的作用。本研究通過基因芯片技術(shù)和 real-time PCR結(jié)果顯示未經(jīng)LPS刺激的HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織中CXCR2 mRNA表達(dá)均較低且無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；經(jīng)LPS刺激后，HSF1+/+和HSF1-/-小鼠肺組織CXCR2 mRNA表達(dá)均顯著升高，HSF1-/-組比與HSF1+/+組更高，說明HSF1對(duì) LPS 誘導(dǎo)的ALI炎癥保護(hù)機(jī)制可能是通過下調(diào)CXCR2的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的，但HSF1是否通過與CXCR2的啟動(dòng)子區(qū)直接結(jié)合而調(diào)控其表達(dá)，是否和其它轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同調(diào)控其表達(dá)等問題，尚需進(jìn)一步研究。

總之，本研究證明了HSF1對(duì)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠具有保護(hù)作用， CXCR2可能參與了對(duì)肺組織的保護(hù)作用，這對(duì)進(jìn)一步揭示 ALI/ARDS 的潛在防治靶點(diǎn)有著重要意義。

[1] Restrepo MI, Chalmers JD, Song Y, et al. Year in review 2016: Respiratory infections, acute respiratory distress syndrome, pleural diseases, lung cancer and interventional pulmonology[J]. Respirology， 2017, 22(3):602-611.

[2] ARDS Definition Task Force， Ranieri VM, Rubenfeld GD, et al. Acute respiratory distress syndrome: the Berlin Definition[J]. JAMA, 2012, 307(23):26-33.

[3] Zochios V, Parhar K, Tunnicliffe W, et al. The right ventricle in ARDS[J]. Chest, 2017, 152(1):181-193.

[4] Driscoll KE, Costa DL, Hatch G, et al. Intratracheal instillation as an exposure technique for the evaluation of respiratory tract toxicity: uses and limitations[J]. Toxicol Sci, 2000, 55(1):24-35.

[5] Dokladny K, Myers OB, Moseley PL. Heat shock response and autophagy-cooperation and control[J]. Autophagy, 2015, 11(2):200-213.

[6] 陳淑華. HSF1對(duì)內(nèi)毒素血癥小鼠多器官損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制[D]. 長沙： 中南大學(xué)， 2012.

[7] Marshall A, Hodgson J. DNA chips： an array of possibilities[J]. Nat Biotechnol, 1998, 16(1):27-31.

[8] 姜遠(yuǎn)旭， 徐世元， 張雪萍， 等. 右美托咪定聯(lián)合烏司他丁減輕脂多糖誘導(dǎo)的大鼠急性肺損傷[J]. 中國病理生理雜志, 2014, 30(1):96-101.

[9] Shen H, Wu N, Wang Y, et al. Chloroquine attenuates paraquat-induced lung injury in mice by altering inflammation, oxidative stress and fibrosis[J]. Int Immunopharmacol, 2017, 46:16-22.

[10] Slater TW, Finkielsztein A, Mascarenhas LA, et al. Neutrophil microparticles deliver active myeloperoxidase to injured mucosa to inhibit epithelial wound healing[J]. J Immunol, 2017, 198(7):2886-2897.

[11] Gerin F, Sener U, Erman H, et al. The effects of quercetin on acute lung injury and biomarkers of inflammation and oxidative stress in the rat model of sepsis[J]. Inflammation, 2016， 39(2):700-705.

[12] 高 陽， 劉 斌， 哈尼再爾·熱合曼, 等. 黑木耳多糖對(duì)內(nèi)毒素誘導(dǎo)急性肺損傷大鼠肺組織的保護(hù)作用[J]. 中國病理生理雜志, 2015, 31(9): 1704-1708， 1714.

[13] Verghese J, Abrams J, Wang Y, et al. Biology of the heat shock response and protein chaperones: budding yeast (Saccharomycescerevisiae) as a model system[J]. Microbiol Mol Biol Rev, 2012, 76(2):115-158.

[14] Chen S, Zuo X, Yang M, et al. Severe multiple organ injury in HSF1 knockout mice induced by lipopolysaccharide is associated with an increase in neutrophil infiltration and surface expression of adhesion molecules[J]. J Leukoc Biol, 2012, 92(4):851-857.

[15] Xiao X, Zuo X, Davis AA, et al. HSF1 is required for extra-embryonic development, postnatal growth and protection during inflammatory responses in mice[J]. EMBO J, 1999, 18(21):5943-5952.

[16] Bajrami B, Zhu H, Kwak HJ, et al. G-CSF maintains controlled neutrophil mobilization during acute inflammation by negatively regulating CXCR2 signaling[J]. J Exp Med, 2016, 213(10):1999-2018.

[17] Hoegl S, Ehrentraut H, Brodsky KS, et al. NK cells regulate CXCR2+neutrophil recruitment during acute lung injury[J]. J Leukoc Biol, 2017, 101(2):471-480.

(責(zé)任編輯： 盧 萍， 羅 森)

Protective effect of HSF1 on mice with LPS-induced acute lung injury and screening of relevant differentially-expressed genes

XIAO Gui1, 2, WANG Gui-liang3, CHEN Guang-wen1, WANG Xiao-li1, ZHANG Hua-li1, WANG Kang-kai1, LIU Mei-dong1, LIU Ke1, XIAO Xian-zhong1

(1DepartmentofPathophysiology,XiangyaSchoolofMedicine,CentralSouthUniversity,Changsha410008,China;2DepartmentofInternationalSchoolofNursing,HainanMedicalUniversity,Haikou571199,China;3DigestionDepartmentofGannanMedicalUniversityPingxiangHospital,Pingxiang337000,China.E-mail:xiaoxianzhongcsu@163.com;gui-liangwang@126.com)

AIM: To study the protective effect of heat shock factor1 (HSF1) on the mice with lipopolysaccharide (LPS)-induced acute lung injury (ALI)， and to screen the relevant differentially-expressed genes.METHODSALI mouse model was established by LPS intracheal instillation. The macroscopic and pathological changes of the lung tissue were observed， and the concentrations of total protein, TNF-α, IL-β, IL-6 and VEGF in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) were analyzed. Differentially-expressed genes in the lung tissues ofHSF1+/+mice andHSF1-/-mice with ALI induced by LPS were screened by gene chips. The key gene was verified by real-time qPCR.RESULTSThe macroscopic and pathological changes of the lung injury inHSF1-/-+LPS mice were more serious than those inHSF1+/++LPS mice. The concentrations of total protein, VEGF, TNF-α, IL-1β and IL-6 in the BALF ofHSF1-/-+LPS mice were significantly higher than those ofHSF1+/++LPS mice (P<0.05). Compared with theHSF1+/+mice, a total of 918 differentially-expressed genes were indentified in theHSF1-/-mice, among which the expression levels of 65 genes had obvious diffe-rence， with 28 genes up-regulated, includingAtg7,ccr1,cxcr2,Tbl1xr1,Mmp9,Pparg,Plcb2,Arrb2,Cntn1,Col4a6, etc, and 37 genes down-regulated, includingFgfr1,Fgfr2,Map4k4,Ddx58,Tfg,Stat3,Smad4,Lamc1,Sdc3, etc. The results of real-time qPCR showed that the mRNA level of CXCR2 inHSF1-/-+ LPS mice was significantly higher than that inHSF1+/++ LPS mice, which was consistent with the results of gene chips.CONCLUSIONHSF1 has protective effect on the mice with LPS-induced ALI. CXCR2 may be involved in the protective effect of HSF1 on this process.

Acute lung injury; Heat shock factor 1; Gene chips; Differential gene expression

1000- 4718(2017)11- 2073- 06

2017- 04- 17

2017- 06- 20

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 81360080;No. 81671895)

△通訊作者 肖獻(xiàn)忠 Tel: 13873102115; E-mail: xiaoxianzhongcsu@163.com； 王桂良 Tel： 15879456496； E-mail: guiliangwang@126.com

R363； R563

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2017.11.024