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背景对大部分的组织器官而言，氧是维持生命活动的必需因素。机体对缺氧的反应，缺氧耐受以及缺氧后的修复机制是国内外生物学家和医学家关注的课题。细胞对缺氧的反应可分为急性反应和慢性反应两种。急性反应主要依赖于氧敏感的离子通道，而慢性反应主要依赖于缺氧诱导的转录因子(hypoxia-induciblefactor，HIF)对酶、生长因子以及转运蛋白等表达的调节作用。慢性缺氧是很多疾病共同的病理过程，包括动脉粥样硬化、糖尿病、弥漫间质性肺纤维化、神经退行性疾病、关节炎及老化。在细胞水平，缺氧能激活很多主要的信号转导通路，诱导基因的表达，进而影响细胞的存活能力。这些被激活的信号转导通路主要通过调节能影响基因表达的转录因子的活性发挥它们的作用。其中的一些通路能增强细胞的存活，另外的一些则导致细胞的死亡。
大脑是对缺氧最敏感的器官，它在缺氧状态下的功能改变可以影响到全身的各个系统。ATP敏感性钾通道是广泛存在的一种离子通道，它分布于各种组织器官，如脑垂体、心肌、平滑肌、骨骼肌和胰腺的β细胞，参与了多种细胞功能的调控，同时也涉及神经元再生、死亡及细胞周期调控等过程。已有研究表明，在缺氧的情况下，ATP敏感性钾通道有明显的电生理方面的改变，并且KATP通道的激活对缺氧中的神经元具有明显的保护作用。然而，我们尚未清楚，在缺氧的状态下，KATP通道的激活对神经元保护作用的具体作用机制。因此，本研究是在离体培养海马神经元缺氧模型上研究细胞对恶劣环境因素的感知及其损伤信号在细胞内的转导，阐述损伤与适应的机制，有助于建立预警—预防—诊断—治疗一体的干预体系。
目的：在缺氧诱导的离体培养海马神经元凋亡模型上探讨神经元损伤可能的信号转导机制，进一步阐明缺氧的病理生理过程，为神经系统、循环系统的缺血缺氧修复和治疗，乃至肿瘤的治疗提供新的策略。
方法：取出生1-2天SD大鼠，断头取脑，分离双侧海马CA1区，机械分散细胞并制成单细胞悬液，细胞置于37℃培养箱内培养。培养一周后，将细胞分为两大组：第一组为正常对照组，细胞在正常氧状态中(5％CO2、95％空气)孵育12小时、24小时，除空白对照外，分别给予KATP通道的激动剂二氮嗪(100uM)，KATP通道的阻断剂甲糖宁(100uM)，或用p53的阻断剂曲古抑菌素trichostatin(TSA，25nM)预处理2h后再给予KATP通道的阻断剂甲糖宁(100uM)；第二组为处理组，细胞在5％CO2、95％N2模拟的缺氧状态孵育12小时、24小时，包含空白组，KATP通道激动剂二氮嗪处理组，KATP通道阻断剂甲糖宁处理组，及曲古抑菌素预处理组。运用Hoechst染色及MTT法比较常氧及缺氧状态下，空白组及各个处理组对神经元缺氧损伤的影响。运用RT-PCR方法比较不同处理组神经元p53mRNA的表达情况。采用RT-PCR及免疫印记方法检测KATP通道在常氧和缺氧条件下表达水平的差异。
结果：数据表明，在慢性重度缺氧中，p53的表达较正常氧分压下明显升高(p＜0.05)。在常氧组与缺氧组内我们分别给予神经元KATP通道的阻断剂甲糖宁(100uM)和KATP通道的激动剂二氮嗪(100uM)。结果显示，在正常氧组，二者对p53mRNA表达水平的影响无显著性差异；然而，在缺氧组，甲糖宁处理后，p53mRNA表达水平显著增加(p＜0.05)，而二氮嗪处理后，p53mRNA水平较单纯缺氧组显著降低(P＜0.05)，与正常组相比则无显著差异(p＞0.05)。
在正常氧浓度培养条件下，神经元中几乎检测不到DNA断裂(正常培养12小时为2.2±1.3％，培养24小时为2.3±1.1％)，甲糖宁及二氮嗪处理组亦对其无显著影响(p＞0.05)。相反，在重度缺氧条件下，缺氧12小时后20.3±2.2％的神经元出现细胞核损伤，缺氧24小时后31.6±1.7％的神经元出现细胞核损伤。甲糖宁显著增加神经元细胞核损伤的比例(缺氧12小时为32.5±1.6％，缺氧24小时为45.7±3.4％)，而二氮嗪则减少细胞核损伤的比例(缺氧12小时为8.1±3.1％，缺氧24小时为18.4±2.3％)(p＜0.05，n=6)。
为了更好地说明KATP通道的保护作用是通过抑制p53的表达实现的，我们采用曲古抑菌素(TSA)预处理细胞2h。曲古抑菌素能特异性的阻断缺氧诱导的依赖p53的凋亡途径。结果显示，曲古抑菌素能完全阻断缺氧条件下甲糖宁的促凋亡作用，而对正常氧浓度下的神经元无显著影响。
MTT细胞活力检测结果显示，以正常氧浓度培养条件下神经元的存活率为100％计算，甲糖宁及二氮嗪对正常氧培养神经元的存活率无显著影响(p＞0.05)。而在重度缺氧条件下，神经元的存活率显著降低(缺氧12小时为78.44±5.43％，缺氧24小时为69.91±4.32％)，二氮嗪能提高神经元的存活率(缺氧12小时为88.44±6.52％，缺氧24小时为82.67±3.79％)，而甲糖宁则减少神经元的存活率，但甲糖宁的这种作用同样可被曲古抑菌素(TSA)逆转。
为了进一步了解KATP通道在缺氧中的作用，我们采用RT-PCR及免疫印记方法检测KATP通道在常氧和缺氧条件下表达水平的差异。结果表明，KATP通道的SUR亚基无论在mRNA水平还是在蛋白水平与正常组对比都显著增加(p＜0.05)。
结论：KATP通道可以作为p53的上游分子，通过对p53表达量的调节影响海马神经元在缺氧中的存活。