饮食与缺氧如何影响肺脂质代谢及肺表面活性物质稳态？—— 为肺部疾病防治提供新视角

《Cell and Tissue Research》：Sucrose- and fat-related metabolic states influence the adaptation of the pulmonary lipid metabolism to hypoxia

为探究饮食诱导的肥胖和慢性缺氧对肺脂质代谢及表面活性物质稳态的影响，研究人员以雄性 C57BL/6N 小鼠为对象，开展高蔗糖、高脂肪饮食与缺氧实验。结果发现不同饮食代谢状态影响肺脂质代谢和细胞内表面活性物质组装，这对肺部疾病防治有重要意义。

　　在人体中，脂质不仅是能量的重要来源，还是细胞膜的关键组成部分，在信号传导中也发挥着不可或缺的作用。而在肺部，脂质更是作为肺表面活性物质（pulmonary surfactant）的主要成分，对维持肺功能起着至关重要的作用。肺表面活性物质能降低肺泡内气液界面的表面张力，维持肺部的液体平衡，还能作为免疫防御系统抵御吸入的病原体。然而，随着肥胖和慢性肺部疾病的日益流行，血脂异常和肺泡缺氧同时出现的情况越来越常见。目前，人们对于致肥胖饮食和慢性缺氧相结合，会如何影响肺脂质稳态以及肺泡上皮 2 型（AE2）细胞中肺表面活性物质的产生知之甚少。

为了解决这些问题，来自德国汉诺威兽医大学、汉诺威医学院等机构的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Cell and Tissue Research》上。

研究人员为了探究饮食（高蔗糖或高脂肪摄入）和慢性缺氧诱导的代谢状态差异，对肺脂质代谢和 AE2 细胞中肺表面活性物质合成的影响，进行了一系列实验。

实验的主要技术方法包括：动物实验，选用雄性 C57BL/6N 小鼠，随机分为对照饮食（CD）、高蔗糖饮食（HSD）、高脂肪饮食（HFD）组，部分小鼠在 27 周后进行 3 周的缺氧（13% O?）处理；血浆分析，检测血浆中脂质、葡萄糖和胰岛素水平；蛋白质组分析，对肺组织进行蛋白质提取、消化，再通过液相色谱 - 质谱联用（LC-MS）技术分析；结构分析，运用设计基于体视学的方法，对肺组织进行光镜和电镜观察；肝脂质分析，对肝脏组织进行处理和图像分析；统计学分析，运用多种软件对数据进行处理和分析。

研究结果如下：

1. 全身指标变化：慢性缺氧会使动脉血细胞比容、动脉血红蛋白以及外周肺动脉中膜厚度增加。HSD 喂养的正常氧小鼠循环中低密度脂蛋白胆固醇（LDL-cholesterol）浓度升高，HSD-Hyp 组在缺氧条件下 HDL - 和 LDL - 胆固醇显著降低。HFD 喂养使正常氧小鼠体重和脂肪库重量增加，缺氧时降低。HFD 喂养小鼠循环中总胆固醇、HDL - 和 LDL - 胆固醇浓度升高，CD 喂养小鼠在缺氧时循环甘油三酯浓度升高。
2. 脂质积累情况：HSD 和 HFD 均诱导肝脏脂质积累。在肺部，HFD 使肺泡隔成纤维细胞和 AE2 细胞脂质积累，缺氧时 AE2 细胞脂滴（LD）体积减小；HSD 仅使 AE2 细胞 LD 体积增加，无明显缺氧相关影响。
3. 蛋白质组分析：肺蛋白质组分析发现 387 种蛋白质丰度因饮食或缺氧显著改变，其中 26 种与脂质代谢相关。不同饮食组在缺氧时脂质代谢相关蛋白的调节存在差异，如 Hpgd 在所有饮食组缺氧时均下调；CD-Hyp 和 HSD-Hyp 中 Idi1 上调、Alb 下调；HSD-Hyp 和 HFD-Hyp 中 Hsd17b8 和 Cbr1 含量降低。
4. 肺力学变化：CD 喂养小鼠在缺氧时准静态肺顺应性（Cst）增加、弹性（H）降低，压力 - 容积（PV）环吸气支发生较大偏移；HSD-Hyp 和 HFD-Hyp 中这些缺氧相关肺力学改变不明显或不存在。
5. AE2 细胞及相关细胞器变化：慢性缺氧使 AE2 细胞数量增加，但肺泡表面积不变。CD 喂养小鼠在缺氧时每个 AE2 细胞的板层体（LB）数量增加、平均体积减小，复合小体（CB）体积显著增加；HSD 和 HFD 喂养小鼠缺氧时 LB 数量和平均体积无变化，但每肺泡表面积的 LB 体积增加。

研究结论和讨论部分表明，饮食中的蔗糖和脂肪会诱导不同的代谢状态，影响 AE2 细胞中肺脂质代谢和肺表面活性物质组装对慢性缺氧的适应性反应。这意味着个体饮食和体重的差异可能会影响肺部疾病的易感性和进展。该研究为肺部疾病的个性化预防和治疗提供了重要依据，提示在临床治疗中，应充分考虑患者的饮食和代谢状态，制定更具针对性的治疗方案，从而更好地防治肺部疾病。