缺氧预适应研究的进展与展望

缺氧预适应这一生物进化上的内源性细胞保护机制,可被机体、器官、组织和细胞的重复缺氧暴露所激发。缺氧预适应的效应已由对重复缺氧局部／原位器官组织的保护（局部／原位缺氧预适应）发展到既保护远隔的各种异位器官组织（远程／异位缺氧预适应）又抗御其它种种非缺氧性应激（交叉／多能缺氧预适应）。在现有进展的基础上,缺氧预适应研究以及其可操作性和可应用性将有更大的发展空间。     

小鼠脑内甘氨酸含量在缺氧预适应中的变化

在小鼠重复缺氧预适应过程中,用HPLC方法,测定其全脑与不同脑区中的甘氨酸含量。结果表明,随着动物对低氧耐受性的增高,其全脑、间脑,特别是海马、脑干中的甘氨酸含量升高。结果提示,甘氨酸作为抑制性递质对低氧预适应的形成具有正面影响。     

间断性屈膝缺血预适应对小鼠缺氧耐力的影响

目的：观察和比较两种后肢缺血法产生的缺血预适应对小鼠耐受缺氧能力的影响。方法：昆明小鼠96只,分成对照组、间断屈膝固定组（KF）或束缚大腿组（TT）进行缺血预适应。每天预适应1次,7 d后各组小鼠再分为3组分别进行常压耐缺氧实验、亚硝酸钠中毒实验和断头后心、脑耐缺血实验。结果：两种后肢缺血法小鼠常压耐缺氧时间均显著延长（P<0.01）,断头后张口呼吸时间显著高于对照组（P<0.05）。但对亚硝酸钠中毒生存时间和心脏跳动时间没有明显影响。结论：肢体缺血预适应能显著增强小鼠缺氧耐力。     

脑缺血预适应大鼠脑内JNK磷酸化水平和蛋白表达量的改变

脑缺血预适应是神经细胞对抗缺血刺激产生的一种内源性保护机制，即通过事先适度的缺血预刺激处理后，脑组织对随后的致死性缺血具有一定的防御和保护效应。近年来，对于参与这一内源性保护机制的细胞信号传导系统的研究引起人们的广泛关注。[第一段]     

血红素氧合酶-1参与心肌细胞延迟预适应

目的:探讨血红素氧合酶-1(HO-1)在心肌细胞缺血预适应(IPC)中的作用。方法:实验分5组:正常对照组(CN组)、缺血/再灌注组(I/R组)、缺血预适应+缺血/再灌注组(PC组)、ZnPP(HO-1抑制剂)+缺血预适应+缺血/再灌注组(ZP组)和Hemin(HO-1诱导剂)+缺血/再灌注组(HE组)。测定HO-1mRNA表达、心肌细胞存活率、胞内[Ca2+]i和细胞培养液中MDA含量等。结果:PC组和HE组HO-1mRNA表达量和细胞存活率显著高于I/R组,而MDA含量和胞内[Ca2+]i则皆显著低于I/R组,PC组各指标与ZP组间有显著性差异,与HE组66较未见显著性差异。结论:IPC可以诱导HO-1mRNA表达,对心肌细胞缺血/再灌注损伤产生延迟保护作用。     

蛋白质巯基亚硝基化参与调控一氧化氮介导的心肌缺血预适应

一氧化氮（nitricoxide,NO）作为一种重要的信使分子参与缺血预适应（ischemic preconditioning,IPC）心肌保护。目前普遍认为NO通过经典的NO／cGMP依赖的信号转导途径调节线粒体ATP敏感性钾（ATP-sensitive potassium,KATP通道来发挥其保护作用,然而越来越多的数据表明NO还可能通过蛋白质巯基亚硝基化（S-nitrosylation）来发挥生理功能。蛋白质巯基亚硝基化,即蛋白质半胱氨酸巯基与NO基团形成共价键,是一种氧化还原依赖的蛋白质翻译后可逆修饰。蛋白质巯基亚硝基化不仅可以改变蛋白质的结构和功能,而且还可以阻抑目标半胱氨酸的进一步氧化修饰。IPC增加S-亚硝基硫醇（S-nitrosothi01）含量,引起蛋白质巯基亚硝基化。S-亚硝基硫醇还能发挥药理性预适应作用,抵抗心肌缺血,再灌注损伤。因此,蛋白质巯基亚硝基化是IPC心肌保护的一种重要途径,参与抵抗细胞内氧化应激和亚硝化应激（nitrosative stress）。     

胶质细胞谷氨酸转运体及其在脑缺血和脑缺血预适应中的变化

兴奋性氨基酸转运体(excitatory amino acid transporters,EAATs)是摄取细胞外液谷氨酸、保持细胞外谷氨酸低浓度的主要机制,已发现了五种EAATs,其中胶质细胞谷氨酸转运体在终止谷氨酸能神经传递、维持细胞外液谷氨酸浓度处于低水平方面发挥更重要作用。胶质细胞谷氨酸转运体的表达和功能受谷氨酸及其受体、垂体腺苷酸环化酶激活多肽、生长因子、内皮素、一氧化氮等许多因素的影响,其表达减少及功能降低与脑缺血损害的发生和发展密切相关,脑缺血预适应可通过调控其表达或改善其功能而诱导脑缺血耐受。     

蛋白激酶C在缺血／低氧损伤和预适应中作用研究进展

脑和心脏等重要器官的缺血,低氧损伤可导致患者语言障碍、瘫痪、意识丧失及死亡等一系列严重后果,因此一直是基础医学研究和临床治疗的重点。1986、1990年,美国学者Murry和日本学者Kitagawa等分别在心脏和脑发现了一种内源性保护机制,即缺血,低氧预适应现象（I／HPC）,为临床治疗中风等缺血／低氧性疾病开辟了新的道路。因此,对I／HPC机制的研究,尤其是对参与I／HPC形成的细胞信号传导通路的研究,已成为近年的研究热点。本文就蛋白激酶C家族（PKCs）在缺血广低氧损伤和预适应形成中作用做一简要概述。     

缺血后适应对局灶性脑缺血/再灌注大鼠caspase-3表达的影响

目的：探讨缺血后适应对大鼠局灶性脑缺血/再灌注损伤后caspase-3表达的影响。方法：大脑中动脉线拴法复制大鼠局灶性脑缺血/再灌注损伤动物模型。将30只雄性SD大鼠随机分为3组（n=10）：假手术组（sham组）、缺血/再灌注（I/R）组和缺血后适应（IP）组。利用原位缺口末端标记法观察神经细胞凋亡的变化。应用Western blot检测大鼠局灶性脑缺血/再灌注损伤后caspase-3蛋白表达水平的变化。结果：大鼠脑缺血/再灌注后凋亡细胞数量和caspase-3蛋白表达水平均显著升高,而缺血后适应组凋亡细胞数量和caspase-3蛋白表达水平均显著低于缺血/再灌注组（P〈0.01）。结论：缺血后适应可抑制大鼠脑缺血/再灌注后细胞凋亡的发生,此作用可能与下调caspase-3蛋白表达有关。     

缺血后适应对局灶性脑缺血/再灌注大鼠p38表达的影响

目的：探讨缺血后适应对大鼠局灶性脑缺血/再灌注损伤后p38表达的影响。方法：将30只雄性SD大鼠随机分为3组（n=10）：假手术组（sham组）、缺血/再灌注（I/R）组和缺血后适应（IP）组。利用TUNEL法观察神经细胞凋亡的变化,应用Westernblot检测大鼠局灶性脑I/R损伤后p38蛋白表达水平的变化。结果：大鼠脑缺血/再灌注后凋亡细胞数量和p38蛋白表达水平均显著升高,而IP组凋亡细胞数量和p38蛋白表达水平均显著低于IR组（P〈0.01）。结论：缺血后适应可抑制大鼠脑缺血/再灌注后细胞凋亡的发生,此作用可能与下调p38蛋白表达有关。     

低氧预处理对新生大鼠脑低氧缺血时海马区Bcl-2和Bax表达的影响

目的：观察低氧预处理对新生大鼠脑低氧缺血时海马区Bcl-2和Bax表达的影响,探讨低氧预处理对新生大鼠脑低氧缺血损伤的保护机制。方法：7日龄新生SD大鼠随机分为正常对照组、假手术组、低氧缺血组（HIBD组）和低氧预处理组（HPC＋HIBD组）。采用免疫组织化学方法,检测各组脑组织海马区Bcl-2和Bax表达的变化。结果：与正常对照组、假手术组相比．HIBD组和HPC＋HIBD组海马区Bcl-2蛋白和Bax蛋白表达明显增多;与HIBD组相比,HPC＋HIBD组海马区Bcl-2蛋白表达明显增多,Bax蛋白表达明显减少。结论：低氧预处理后Bcl-2表达上调,Bax表达下调,可能是其保护随后脑低氧缺血损伤的机制之一。     

在低氧预处理延迟心肌保护中钙网蛋白表达升高

本文分别在整体实验和细胞培养条件下研究钙网蛋白（calreticulin,CRT）在低氧预处理（hypoxic preconditioning,HPC）延迟心肌保护中的表达及其信号转导机制。（1）整体实验时Wistar大鼠随机分为3组：假手术（sham）组、仅结扎冠状动脉的心肌缺血（myocardial infarction,MI）组和HPC后再结扎冠状动脉的HPC＋MI组,分别于术后24h、14d和28d观察HPC对缺血后心功能和梗死区、危险区面积的影响;采用Western blot检测CRT表达以及p38丝裂素活化蛋白激酶（p38mitogenactivated protein kinase,p38MAPK）、应激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinase,SAPK）活性。（2）原代培养Sprague—Dawley乳鼠心肌细胞,随机分为6组：低氧,复氧（hypoxia／reoxygenation,H／R）组、HPC组、HPC＋H,R组、p38MAPK抑制剂SB203580＋HPC＋H／R（SB＋HPC＋H／R）组、SAPK抑制剂SP600125＋HPC＋H瓜（SP＋HPC＋H／R）组和正常对照组;采用台盼蓝排斥实验、乳酸脱氢酶（1actate dehydrogenase,LDH）活性检测及流式细胞仪检测各组细胞损伤情况;采用Western blot检测CRT表达及p38MAPK、SAPK的磷酸化水平。主要结果如下：（1）整体动物实验结果表明,HPC改善缺血对心肌左室压力最大上升,下降速度（＋dp／dtmax）的抑制,限制心肌梗死面积;HPC后CRT表达呈动态变化：术后24h时HPC＋MI组CRT表达增高106％（P〈0．05vsMI组）,以危险区最为显著;14d至28d表达逐步降低。相关分析显示,术后24h时CRT表达量与心功能呈正相关（r=0．9867,P〈0．05）,与梗死面积呈负相关（r=-0．9709,P〈0．05）。（2）细胞培养实验结果表明,HPC可减轻H／R诱导的心肌细胞LDH漏出,增加心肌细胞存活率,降低细胞凋亡;单纯HPC可诱导CRT表达轻度增加（222％,P〈0．05vs对照组）,而损伤性H／R诱导CRT过表达（503％,P〈0．05vs对照组）,HPC可降低H／R诱导CRT表达升高的幅度;p38MAPK活性与HPC诱导的CRT表达呈正相关（r=0．9021,P〈0．05）,而SAPK活性与其呈负相关（r=-0．8211,P〈0．05）。由此得出结论：（1）整体实验中HPC可明显改善缺血后心脏的收缩与舒张功能,限制心肌梗死范围,促进危险区心肌恢复;心肌梗死早期,HPC诱导CRT表达上调,参与心肌保护;（2）细胞培养实验中HPC可诱导CRT适度表达,增强原代培养乳鼠心肌细胞对H／R损伤的抵抗力;p38MAPK可能介导HPC诱导的CRT表达,而SAPK激活可能不利于心肌保护。     

孕酮预防新生鼠缺氧/缺血性脑水肿的研究

目的:探讨孕酮对新生鼠缺氧/缺血性脑水肿的影响.方法:52只新生大鼠随机分成五组,预防组于缺氧/缺血前30min腹腔注射PROG,对照组腹腔注射生理盐水;24 h观察各组鼠脑水含量及Na 、K 含量变化.结果:预防组脑组织中H2O、Na 含量明显低于缺氧/缺血组,而K 含量明显高于缺氧/缺血组(P＜0.05).结论:孕酮对新生鼠缺氧/缺血脑水肿有明显的预防作用.     

p38 MAPK反义寡聚脱氧核苷酸阻断肢体缺血预处理诱导的脑缺血耐受

目的:观察p38MAPK反义寡聚脱氧核苷酸(As-ODN)对肢体缺血预处理(LIP)诱导的脑缺血耐受的影响。方法:48只永久凝闭双侧椎动脉的Wistar大鼠分为8组(n=6):sham组、LIP组、脑缺血损伤组、LIP+脑缺血损伤组、双蒸水+LIP+脑缺血损伤组、p38MAPKAs-ODN组和p38MAPKAs-ODN+LIP+脑缺血损伤组,p38MAPKAs-ODN的剂量又分为5nmol/5μl和10nmol/5μl。所有动物均在sham手术后或末次全脑缺血/再灌注后7天断头取脑,硫堇染色观察海马CA1区锥体神经元迟发性死亡情况。结果:sham组和LIP组均未见延迟性神经元死亡(DND)。与sham、LIP组相比,脑缺血损伤组出现了明显的DND,表现为组织学分级(HG)升高和锥体神经元密度(ND)下降(P0.05)。LIP可显著抑制脑缺血损伤引起的DND。与LIP+脑缺血损伤组相比,p38MAPKAs-ODN+LIP+脑缺血损伤组出现了显著的DND,表现为HG升高、ND降低(P0.05),且此种变化与p38MAPKAs-ODN的注射剂量呈明显正相关。结论:p38MAPKAs-ODN可阻断LIP诱导的脑缺血耐受,进一步证实了p38MAPK表达上调参与了LIP诱导的脑缺血耐受。     

姜黄素对大鼠脑缺氧缺血损伤时脑组织MDA变化、caspase-3表达及细胞凋亡的影响

目的:探讨姜黄素对大鼠脑缺氧缺血损伤时脑组织MDA变化、caspase-3表达及细胞凋亡的影响。方法:健康SD雄性大鼠48只,随机分为假手术对照组(SH组)、脑缺氧缺血组(HI组)、姜黄素组(CU组)、溶剂对照组(SC组);生化方法检测脑组织丙二醛(MDA)含量;免疫组织化学测定大脑皮质caspase-3的表达;电镜观察大脑皮质形态学结构变化。结果:姜黄素可使脑组织MDA含量明显减低,并且抑制caspase-3蛋白的表达;神经元细胞凋亡减轻。结论:细胞凋亡参与了大脑缺氧缺血损伤的发生,姜黄素可能通过减低MDA含量、下调caspase-3的表达抑制细胞凋亡,从而减轻脑缺氧缺血性损伤。     

低氧预处理对低氧／复氧心肌能量代谢的作用

目的：研究低氧预处理（HPC）对心肌的保护作用,方法：借助^31P－NMR图谱技术,在模拟Langendorff离体灌流大鼠心脏的正常生理条件下,跟踪心肌高能磷酸化合物含量的动态变化。结果：在30min低氧期,PCr、ATP相对含量及PCr/Pi值逐渐减小,但HPC组减小的速度比对照组慢;而在复氧期,HPC组能提高心肌高能磷酸化合物含量的恢复程度,特别是复氧初期,HPC组PCr 、ATP相对含量及PCr/Pi值立即有了恢复;在本实验中,HPC对pHi的改善不显著。结论：HPC能降低后续长时间低氧及复氧阶段的心肌能量代谢,对心肌的低氧／复氧损伤具有保护作用。     

低氧预处理通过上调钙网蛋白表达减轻大鼠心肌细胞氧化应激损伤

本文旨在探讨钙网蛋(calreticulin,CRT)是否参与低氧预处理(hypoxic preconditioning,HPC)对心肌细胞氧化应激损伤的保护及其信号转导过程.将原代培养的Sprague.Dawley乳鼠心肌细胞随机分为8组:氧化应激(H2O2)组、短暂低氧(HPC)组、HPC H202组、SB203580(p38 MAPK特异性抑制剂) HPC H2O2组、干扰心肌细胞CRT表达的反义寡核苷酸(antiscnse oligodeoxynucleotides,AS)组、AS H2O2组、AS HPC H202组和对照组,以细胞存活率、乳酸脱氢酶(1actate dehydrogenase,LDH)漏出及流式细胞术检测细胞损伤情况;采用RT-PCR和Western blot分别检测CRT表达和p38MAPK磷酸化水平.结果表明:(1)HPC可减轻氧化应激损伤,与H202组比较,HPC H2O2组细胞存活率增高18.0%,细胞凋亡率和LDH漏出分别降低19.4%和53.0%(均P<0.05);HPC前以SB203580预孵育可消除HPC保护作用,与HPC H202组相比,SB203580 HPC H2O2组细胞凋亡率和LDH漏出分别增高13.1%和96.0%,存活率降低7.3%(均P<0.05);(2)氧化应激明显上调CRT表达(H202组较对照组高7.1倍,P<0.05);HPC也诱导CRT表达上调(HPC组较对照组高2.4倍,P<0.05),但上调程度较H2O2组低59%(P<0.05);即HPC可减轻氧化应激诱导的CRT过表达:(3)AS干扰CRT表达后,HPC保护作用降低,相关性分析显示HPC诱导的CRT适度表达与细胞存活率呈正相关(r=0.8023,P<0.05);(4)HPC前SB203580预孵育可抑制CRT表达上调(分别较HPC H2O2组和HPC组低75%和53%,均P<0.05).上述结果提示,HPC可能通过p38 MAPK信号途径诱导CRT表达上调,减轻心肌细胞氧化应激损伤.     

低氧预适应增强大鼠海马神经元的耐缺氧能力

本研究对整体大鼠进行了模拟不同海拔高度（3000、5000m）的低氧预适应,然后观察了急性致死性缺氧对这些大鼠海马脑片诱发群锋电位的影响。结果显示,经低氧预适应的大鼠其海马脑片在给予急性缺氧后,CA1区缺氧损伤电位（hypoxic injury potential,HIP）出现时间以及突触前排放（presynaptic volley,PV）消失时间均明显延迟;其中5000m预适应组的延迟程度比3000m组明显。复氧后,PV的恢复率在3000m和5000m低氧预适应组均明显高于对照组。本研究结果提示,整体动物的低氧预适应可以增强离体海马脑片神经元的耐缺氧能力。