研究目的：机械通气（mechanical ventilation, MV）是危重病患者呼吸支持的重要手段，也是全身麻醉过程中必备条件之一。机械通气的基本目标是保证肺部通气和缓解呼吸窘迫。在危重病领域，急性呼吸衰竭（acute respiratory failure, ARF）是机械通气的主要适应症。机械通气的应用使更多ARF患者受益，大大降低了ICU住院患者的死亡率。同时，机械通气技术在麻醉领域中的应用推动了现代麻醉的迅速发展，避免了麻醉药物的呼吸抑制作用给患者造成的威胁。然而，随着呼吸机的广泛应用，在为重症患者与全麻患者提供生命支持和保障的同时，临床医师们逐渐注意到机械通气也给部分患者造成了损害，加重了原有的肺损伤，使病情恶化。甚至在某些因肺外原因应用机械通气的患者中，原本健康的肺组织也会随着机械通气的应用而出现不同程度的肺损伤。随着研究的深入，已将机械通气导致的肺的改变称为呼吸机相关性肺损伤（ventilator-induced lung injury, VILI）。VILI包括机械伤和生物伤，最终导致大量细胞因子及炎症介质释放，引起肺部甚至全身其他脏器损伤。目前对呼吸机相关性肺损伤的发生机制尚未完全阐明。如何有效防治VILI，特别针对生物伤的预防和治疗，仍是困扰临床医生的主要难题之一。
　　纵观现有的研究，大多专注于从点出发探究VILI的发生和发展机制，尚未有明确结论。然而，人体作为一个有机整体，随着生命过程的进行，内外环境也是不断变化和调节的。其中就包括作为生物功能执行者——蛋白质，其质与量的变化将最终导致生物功能的改变，甚至疾病的发生。机械通气时机体的内环境发生改变，也必然导致执行相关功能的蛋白质出现变化。因此，从整体角度出发可能是探究VILI发病机制的新思路。
　　随着蛋白质组（proteome）的概念以及蛋白质组学（proteomics）的诞生和发展，人们有了从整体角度出发研究VILI时全部蛋白质变化的工具。随着生命科学的迅猛发展，科学家们不仅仅满足于对蛋白质组的定性研究分析，同时对蛋白质的定量研究也提出了更高的要求。同位素标记技术即相对和绝对定量同位素标记（isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ）技术的诞生，使人们可以对全部蛋白质进行准确定量分析。因此，本研究拟从整体蛋白质谱变化角度出发，探究VILI的发生机制，寻找潜在的治疗干预靶点。
　　目前，各种肺保护性通气策略的提出有效降低了VILI的损伤程度，但仍然无法预防VILI的发生和病情进展。VILI并非由单一因素导致，而是多种复杂因素共同作用的结果，过大的潮气量是导致VILI的主要原因之一。我们拟通过比较大潮气量（hightidal volume, HV）及小潮气量（low tidal volume, LV）通气后肺组织的蛋白质表达谱的差异，探究VILI的机制，从差异蛋白中寻找可能的治疗切入点。
　　此外，机械通气所致的肺损伤可被视为一种物理性损伤，尤其是在机械通气的早期。而另外一类是以LPS诱导肺损伤为代表的生物性损伤，也是常见的急性肺损伤之一。两类肺损伤的始动因素不同，但最终均导致肺内炎性介质的产生并释放。因此，我们的研究应用基于iTRAQ技术的蛋白组学分析，希望通过比较物理性及生物性这两大类肺损伤的蛋白质谱变化，找到防治物理性肺损伤即VILI的突破点，从另一个角度探究以VILI为代表的物理性肺损伤的机制。
　　研究方法：本研究以小鼠为研究对象，运用iTRAQ技术，分析大潮气量（HV）组和小潮气量（LV）组小鼠肺组织蛋白质谱的变化，筛选差异蛋白质；比较以MV诱导为代表的物理性肺损伤（HV组）与以LPS诱导为代表的生物性肺损伤（LPS组）小鼠肺组织蛋白质谱的变化，筛选与物理损伤相关的差异蛋白。通过对差异蛋白进行生物信息学分析，了解这些差异蛋白所参与的生物过程及相互作用关系，从而探究VILI的发生机制，寻找可用于诊断或治疗靶点的生物标记物。通过Western blot检测，验证目标蛋白在各种肺损伤模型小鼠肺组织中的表达情况。
　　结果：通过基于iTRAQ的定量蛋白质组学技术，本次研究总共鉴定了3273种蛋白质用于进一步研究。HV 组和Con 组比较鉴定出差异表达蛋白（ differentially expressed proteins, DEPs）126种，包括58种表达上调的蛋白质和68种表达下调的蛋白质。LV组和Con组比较鉴定出67个DEPs，包括36个上调的蛋白质和31个下调的蛋白质。LPS组和Con组中鉴定出176个DEPs，包括139个上调蛋白和37个下调蛋白。GO分析及KEGG分析均显示HV组与LV组富集模式相似，而LPS组则呈现与之不同的模式。我们找到14种差异表达蛋白在LV组和HV组中表现出相同的趋势，而LPS组表达没有变化，且这些蛋白质的倍数变化随着潮气量的增加而增加，可作为VILI特有的潜在的生物标志物。经创新途径分析（ingenuity pathway analysis, IPA），鉴定出的位居前4位的典型途径，与VILI发生密切相关。经过分析，选定LAMC2、HSPG2和ITGB2进行western blot检测，结果显示：LAMC2仅在小潮气量通气时下调；HSPG2仅在物理性肺损伤模型中下调；ITGB2仅在小潮气量通气时未显示出明显表达变化，在大潮气量通气和气管内滴注LPS时均显著上调。3种蛋白在各组中的表达情况与蛋白组学结果趋势一致。
　　结论：本课题证明了使用基于iTRAQ的定量蛋白质组学技术来鉴定VILI小鼠和正常对照组中的差异表达蛋白质的可行性。HBB2，COL4A1，FGB，FGG，LAMB2， LAMA3，GPLD1，LAMB3，FGA，HSPG2，PZP，ITIH4，PLAC8和MUP1在LV组和HV组中显示相同的变化趋势，并且在LPS组中没有变化。最重要的是，这些蛋白质的变化随着潮气量的增加而增加，这表明这些蛋白质可能是VILI的潜在特异性标志物和治疗靶点。这些蛋白质的IPA分析途径和网络分析确定了前4个经典途径和前两个网络，这可能将帮助我们更好地理解VILI的致病机制。