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肺血管收缩反应最早被提及是在窒息过程中,肺血管收缩反应的生理意义是通过增加肺泡通气比例,缓解肺泡通气不足现象,是对生物体缺氧的一种适应性收缩反应。然而,严重和持续不断的肺血管收缩反应会导致肺动脉高压和右心功能衰竭。高原鼠兔是青藏高原高寒草甸生态系统的关键种,也是低氧适应机制研究的理想天然动物模型,其典型特征之一是低氧性肺血管收缩反应钝化。
本研究以高原鼠兔和SD大鼠为实验动物,经低氧暴露(模拟5000m海拔)1天(1d)、7天(7d)和21天(21d),分析生理生化指标和基因表达差异,以揭示高原鼠兔低氧性肺血管收缩反应钝化的气体分子基础以及参与低氧性肺血管收缩反应钝化的关键基因与调控通路,主要结果如下:
1.高原鼠兔低氧1d组、低氧7d组、低氧21d组与对照组相比平均肺动脉压均无显著性差异(p>0.05);SD大鼠低氧1d组与对照组相比,肺动脉平均压无显著性差异(p>0.05),低氧7d组和21d组,其肺动脉平均压极显著高于对照组(p<0.01)。高原鼠兔低氧1d组、低氧7d组、低氧21d组与对照组相比右心指无显著性差异(p>0.05);大鼠低氧1d组与对照组相比右心指数无显著性差异(p>0.05),低氧7d组、低氧21d组与对照组相比,右心指数极显著增高(p<0.01)。以上表明高原鼠兔心肺对海拔增加产生的低氧具有适应性。
2.对照组相比,高原鼠兔NO浓度除低氧7d组极显著升高(p<0.01)外,其它两组与对照组之间无明显变化(p>0.05);与对照组相比,SD大鼠低氧1d组NO水平显著降低(p<0.05),低氧7d组、低氧21d组与对照组之间NO含量不存在显著性差异(p>0.05)。高原鼠兔血液CO水平约为SD大鼠的3倍,但两个物种的血液CO水平在不同低氧处理组间均无明显差异(p>0.05)。随着低氧处理时间的延长,高原鼠兔血液H2S水平呈上升趋势,且7d和21d组极显著高于对照组(p<0.01);在SD大鼠中,1d组的H2S水平极显著高于对照组(p<0.01),低氧7d组、21d组血液中H2S含量显著低于对照组(p<0.05)。内源性H2S可能在高原鼠兔的低氧适应中发挥重要作用。
3.高通量测序得到14807个转录本,碱基数为36520226bp,最短为56bp,最长为11238bp,平均长度为2467bp,N50为2958bp,N90为1499bp。得到了91个差异表达基因,通过与七个注释库进行比对,发现了38个可能与低氧适应有关的基因。这些基因编码的蛋白有:CYP2E1、CYP2B、乙醛脱氢酶(ALDH)、Apelin、MHC-Ⅰ、PECAM-1(CD31)、PLA2G16、C3、CXCL10、CES1、原肌球蛋白4(TPM4)、PFKFB3、CTGF、钙调蛋白、肺表面活性物质相关蛋白。
本研究以高原鼠兔和SD大鼠为实验动物,经低氧暴露(模拟5000m海拔)1天(1d)、7天(7d)和21天(21d),分析生理生化指标和基因表达差异,以揭示高原鼠兔低氧性肺血管收缩反应钝化的气体分子基础以及参与低氧性肺血管收缩反应钝化的关键基因与调控通路,主要结果如下:
1.高原鼠兔低氧1d组、低氧7d组、低氧21d组与对照组相比平均肺动脉压均无显著性差异(p>0.05);SD大鼠低氧1d组与对照组相比,肺动脉平均压无显著性差异(p>0.05),低氧7d组和21d组,其肺动脉平均压极显著高于对照组(p<0.01)。高原鼠兔低氧1d组、低氧7d组、低氧21d组与对照组相比右心指无显著性差异(p>0.05);大鼠低氧1d组与对照组相比右心指数无显著性差异(p>0.05),低氧7d组、低氧21d组与对照组相比,右心指数极显著增高(p<0.01)。以上表明高原鼠兔心肺对海拔增加产生的低氧具有适应性。
2.对照组相比,高原鼠兔NO浓度除低氧7d组极显著升高(p<0.01)外,其它两组与对照组之间无明显变化(p>0.05);与对照组相比,SD大鼠低氧1d组NO水平显著降低(p<0.05),低氧7d组、低氧21d组与对照组之间NO含量不存在显著性差异(p>0.05)。高原鼠兔血液CO水平约为SD大鼠的3倍,但两个物种的血液CO水平在不同低氧处理组间均无明显差异(p>0.05)。随着低氧处理时间的延长,高原鼠兔血液H2S水平呈上升趋势,且7d和21d组极显著高于对照组(p<0.01);在SD大鼠中,1d组的H2S水平极显著高于对照组(p<0.01),低氧7d组、21d组血液中H2S含量显著低于对照组(p<0.05)。内源性H2S可能在高原鼠兔的低氧适应中发挥重要作用。
3.高通量测序得到14807个转录本,碱基数为36520226bp,最短为56bp,最长为11238bp,平均长度为2467bp,N50为2958bp,N90为1499bp。得到了91个差异表达基因,通过与七个注释库进行比对,发现了38个可能与低氧适应有关的基因。这些基因编码的蛋白有:CYP2E1、CYP2B、乙醛脱氢酶(ALDH)、Apelin、MHC-Ⅰ、PECAM-1(CD31)、PLA2G16、C3、CXCL10、CES1、原肌球蛋白4(TPM4)、PFKFB3、CTGF、钙调蛋白、肺表面活性物质相关蛋白。