关键词：机械通气;膈肌;雷帕霉素;mTOR;脂质代谢
摘 要：目的:机械通气是临床上治疗危重患者呼吸衰竭和呼吸支持的有效手段,但是,机械通气过程中有多种因素导致膈肌萎缩和收缩功能障碍,即呼吸机相关膈肌功能障碍(ventilator-induced diaphragm dysfunction,VIDD),临床主要表现为脱机困难。VIDD的发生机制复杂,主要病理生理变化包括膈肌蛋白质合成减少以及蛋白质分解增加、氧化应激,与线粒体功能障碍有关,但是VIDD早期启动和调节机制尚不明确。机械通气时代谢底物处于相对过负荷状态和脂质沉积是线粒体损伤的潜在触发因素。mTOR信号通路参与多种细胞活动调节。有研究显示,mTOR激活通过醇调节元件结合蛋白-2(SREBP-2)参与泡沫细胞形成及动脉粥样硬化的发生发展,但其在VIDD脂质代谢中的调控机制尚未阐明。因此,本研究探讨mTOR对VIDD的影响及其可能作用机制。本实验的目的包括以下几项:(1)建立大鼠机械通气膈肌功能障碍模型;(2)研究mTOR对膈肌收缩功能、纤维结构、脂质代谢和线粒体的影响。方法:本实验将SD大鼠随机分为正常对照组(CON组)、控制通气组(CMV组)和控制通气+mTOR抑制剂组(CMV+RAPA组)(n=8)。CON组和CMV组大鼠腹腔注射等容积的溶剂二甲亚砜(DMSO),连续2天;CMV+RAPA组大鼠腹腔注射雷帕霉素(20mg/kg/d),连续2天。CMV组和CMV+RAPA组大鼠进行控制通气12h后,取膈肌通过生物信号采集系统检测膈肌收缩特性;HE染色光镜观察各组大鼠膈肌形态学变化、电镜观察膈肌纤维的超微结构、油红染色观察脂质沉积;采用Western Blot检测mTOR、p-mTOR、SREBP-2表达水平。结果:(1)膈肌收缩特性:与CON组相比,CMV组膈肌单收缩张力(Pt)和最大强直收缩力(Po)明显下降(P0.05)。与CMV组相比,CMV+RAPA组膈肌Pt和Po明显升高(P0.05),CMV组在40Hz、60Hz、80Hz、100Hz、120Hz频率的张力均明显下降(P0.05)。与CMV组相比,CMV+RAPA组关系曲线上移,但差异无统计学意义(P>0.05)。(2)膈肌形态学检测:HE染色结果显示,CON组膈肌纤维形态基本正常。与CON组相比,CMV组膈肌纤维肌束内见小簇性萎缩性肌纤维,间质出现水肿。与CMV组相比,CMV+RAPA组膈肌纤维结构轻度损伤,与CON组无明显差异。(3)膈肌超微结构:电镜观察结果显示,CON组膈肌肌束结构正常。与CON组比,CMV组膈肌肌束水肿,肌节排列紊乱、缺失,肌束间隔增宽。与CMV组相比,CMV+RAPA组膈肌肌束损伤减轻。(4)膈肌脂质代谢:油红染色结果显示,与CON组相比,CMV组膈肌纤维脂质沉积明显增加(P<0.05);与CMV组相比,CMV+RAPAP组膈肌脂质沉积显著减少(P
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