高原鼠兔诱导型一氧化氮合酶cDNA克隆及序列分析

高原鼠兔Ochotona curzoniae,世居在青藏高原海拔3000~5000 m的地区,是一种典型的低氧耐受哺乳动物。一氧化氮(NO)作为一种有效的血管舒张因子,在预防低氧诱导的低氧性肺血管收缩反应和肺动脉高压中发挥着重要功能。诱导型一氧化氮合酶(iNOS)是一种催化L-精氨酸合成NO的重要酶,受低氧调控。本研究经RTPCR和cDNA 3’末端快速扩增(3’RACE)方法成功克隆了高原鼠兔iNOS基因cDNA序列,并对其分子特征进行了分析。结果显示:高原鼠兔iNOS cDNA全长为3981 bp,开放阅读框(ORF)为3450 bp,共编码1149个氨基酸残基;预测的蛋白序列与北美鼠兔、兔、人、大鼠、小鼠、狗以及猪的同源性分别为98%、87%、82%、78%、78%、82%和83%;蛋白结构预测结果显示高原鼠兔iNOS具有氧化域、还原域及黄素腺苷酸结合区域等iNOS所具有的典型结构域;基于iNOS的最大似然树和贝叶斯树均支持鼠兔与兔有最近的亲缘关系,与形态或其他分子标记构建的进化关系相符;分子进化分析检测到高原鼠兔iNOS中存在3个正选择位点——32T、33Y和46R,但不同模型的结果表明哺乳动物iNOS基因所受选择以净化选择为主,不支持iNOS在高原鼠兔支系发生适应性进化。该研究为揭示高原鼠兔iNOS的表达特征及其在低氧适应中的作用与调控机制研究奠定了初步基础。     

低氧对高原鼠兔和大鼠血液NO 与ET-1的影响

将Wistar大鼠暴露于3 780 m低氧环境,分别于24 h、2 wk及3 wk后采用酶联免疫法和硝酸还原酶法测定血液中的ET~(-1)和NO的含量,计算NO/ET~(-1)值,并与高原鼠兔比较,探讨低氧条件下大鼠与高原鼠兔血液中NO与ET~(-1)含量的变化趋势。结果表明,低氧24 h后,大鼠血液中NO和ET~(-1)的含量显著高于同海拔的高原鼠兔(P<0·01),而NO/ET~(-1)值无显著差异(P>0·05)。随着大鼠在高海拔停留时间的延长,血液中NO含量呈减少趋势,而ET~(-1)则有上升趋势,二者呈显著的负相关(r2=0·2416,P<0·01)。高原鼠兔NO/ET~(-1)值约为大鼠低氧2 wk和3 wk的2倍(P<0·01)。说明不同低氧暴露时间,高原鼠兔和大鼠的NO、ET~(-1)及NO/ET~(-1)值有显著差异,提示NO/ET~(-1)值可以作为有机体是否适应高原低氧环境的一个指标。     

慢性高原低氧对高原鼠兔和大鼠肝脏的作用

我们曾经发现,移入高原的实验大鼠子一代和高原鼠兔(Ochotona curzoniae)对高原低气压低氧有完全不同的适应能力和适应机理(杜继曾等,1982)。我们还观察到,在24小时急性高原低氧时,由低地移入2300米高原的大鼠后裔在5000米和8000米的高度上,出现了以转氨酶、肝溶酶体酸性磷酸酶活力升高、肝糖原和蛋白质含量下降的肝脏代谢异常和肝脏病理变化,而高原鼠兔只是在8000米高度时,才始出现部分指标的轻度变异(杜继曾等,1982),从而揭示了高原鼠兔的肝细胞代谢在细胞水平上对低氧的适应机制优越于移入高原的实验大鼠后代。慢性低氧又如何作用于大鼠和高原鼠兔的肝脏代谢?迄今尚无人研究。因此对这一作用规律的认识和阐明,在环境适应生理学领域、人类高原活动和畜牧业生产上都是十分重要的。     

急性及慢性低氧对大白鼠和高原鼠兔肝线粒体呼吸功能的影响

本实验用氧电极法测定在急性及慢性低氧条件下,S.D大白鼠及高原鼠兔(Ochotona curzoniae)肝线粒体的氧化磷酸化效率及呼吸控制率之变化。结果表明:大白鼠和高原鼠兔经24小时急性低氧暴露后,其氧化磷酸化效率无明显变化;呼吸控制率在高原鼠兔中无明显变化,而在大白鼠中却有明显增加,这种增加是由于呼吸状态Ⅳ呼吸速度降低而引起的。经25天的慢性低氧暴露后,大白鼠和高原鼠兔的氧化磷酸化效率仍无明显变化,但大白鼠在海拔7000米时的呼吸控制率则有明显下降,而高原鼠兔却明显增加。实验结果提示:在细胞呼吸水平方面,高原鼠兔对低氧的耐受力明显高于大鼠。     

低氧暴露下高原鼠兔肺组织间隙连接蛋白40表达分析

低氧性肺血管收缩反应钝化是高原鼠兔适应低氧环境的重要策略,但参与该生理代偿反应的功能基因尚不明确。间隙连接蛋白40 (Connexin40, Cx40) 在哺乳动物肺血管内皮表达。本研究对生活在海拔3 200 m的高原鼠兔进行28 d模拟海拔5 000 m低氧处理,以Sprague Dawley (SD) 大鼠为对照,采用免疫组化法分析模拟低氧处理后高原鼠兔和SD大鼠肺组织形态结构,qPCR和蛋白印记法检测Cx40基因和蛋白表达量变化,探究Cx40在高原鼠兔低氧性肺血管收缩反应钝化中的潜在作用。结果显示,低氧处理后,高原鼠兔肺泡呈空泡囊状,Cx40蛋白在支气管和肺血管中均表达,Cx40 基因mRNA水平随着低氧暴露而升高,但其蛋白质水平呈下降趋势,肺支气管Cx40蛋白无明显变化。SD大鼠肺血管和肺支气管表达的Cx40蛋白均无明显变化。暗示生活在高海拔低氧环境中的高原鼠兔,Cx40蛋白下调可抑制血管收缩信号,减弱低氧性肺血管收缩反应,使低氧性肺血管收缩反应钝化,以适应高原缺氧环境。研究结果可为高原土著动物适应高寒缺氧环境提供基础理论数据。     

高原鼠兔低氧适应分子机制的研究进展

高原鼠兔（Ochotona curzoniae）是生活在青藏高原海拔3000-5000m地区的特有物种,具有极强的低温、低氧耐受能力。近十几年来,许多国内外学者从整体水平及分子水平对高原鼠兔的低氧适应机制进行了大量研究,认为该动物是研究低氧适应的理想动物模型。本文对高原鼠兔的低氧适应机制从血液学特征、肺血管的结构和功能及分子生物学研究等方面作一系统阐述,旨在阐明高原土生动物在高寒缺氧环境中生存的适应机制,这对人类适应高原及高原疾病的防治有着重要的指导意义。     

高原鼢鼠和高原鼠兔心脏对低氧环境的适应

为了探讨高原鼢鼠和高原鼠兔心脏对低氧环境的适应机制,以Sprague-Dawley (SD)大鼠为对照,测量三者的心脏/体重比(HW/BW)、右心室/(左心室 室间隔)重量比[RV/(LV S)];应用免疫组织化学方法测定心肌微血管密度(microvessel density, MVD);通过显微体视学技术比较线粒体的面数密度(NA,单位面积中线粒体数目)、体密度(Vv,单位体积心肌纤维中线粒体的体积密度)、面密度(Sv,单位体积心肌纤维中线粒体外膜的面积密度)、比表面(δ,线粒体外膜面积与其自身体积的比);用分光光度法测定心肌中的肌红蛋白(myoglobin, Mb)含量、乳酸(lactic acid, LD)含量和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)活力;聚丙烯酰胺凝胶电泳观察LDH同工酶谱.结果显示:高原鼢鼠和高原鼠兔HB/WB显著大于SD大鼠(P<0.05), RV/(LV S)显著小于SD大鼠(P<0.05).高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠心肌MVD和线粒体NA依次递减(P<0.05);高原鼢鼠线粒体Vv显著低于高原鼠兔和SD大鼠(P<0.05),高原鼠兔与SD大鼠之间没有明显差异;高原鼢鼠线粒体Sv显著高于SD大鼠(P<0.05),与高原鼠兔相比无明显差异;高原鼠兔和SD大鼠的线粒体δ无显著差异,但均明显低于高原鼢鼠(P<0.05).高原鼢鼠和高原鼠兔心肌Mb含量显著高于SD大鼠(P<0.05);高原鼢鼠心肌LD含量显著高于高原鼠兔和SD大鼠(P<0.05);两种高原动物心肌LDH活力显著低于SD大鼠(P<0.05).同工酶谱显示,高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠的LDH中H亚基所占比例依次递减.以上结果提示,高原鼢鼠和高原鼠兔通过增加心肌线粒体Sv、MVD以及Mb含量提高其在低氧环境获取氧的能力;同时,由于生境和习性上的不同,两者线粒体指标又表现出差异性.     

高原鼠兔的血象及其与低氧适应的关系

高原鼠兔是新开发的实验动物,能很好地适应高原低氧环境。本研究报道了驯化高原鼠兔的部分血液指标,并与野生高原鼠兔及部分其它实验动物和人的相应指标作了比较。同时对高原鼠兔能适应高原低氧环境的机理作了探讨。高原鼠兔红细胞数量高、体积小、红细胞膜表面积大,从而提高了Ｈｂ的利用率,使尽可能多的Ｈｂ参与摄氧和释氧。     

高原鼠兔低氧适应机制的研究概况

综述了新型实验动物——高原鼠兔对高原低氧环境的适应特点,并与移居大鼠、人类及世居高原人群的生理变化进行了比较,对于高原鼠兔的低氧适应机制,从血液学、氧的摄取、氧利用及肺循环的结构和功能,进行了较为系统的阐述,对高原适应的生理研究及发展方向也做了扼要介绍。     

高原鼢鼠和高原鼠兔红细胞低氧适应特征

为探讨高原鼢鼠对低氧高二氧化碳洞道生境及高原鼠兔对高海拔低氧生境的适应机制,用Sysmex SF-3000血细胞分析仪及聚丙烯酰胺凝胶电泳对两种高原动物的血常规及血红蛋白类型进行分析,后者采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法。结果表明,高原鼢鼠和高原鼠兔的红细胞数(RBC)、红细胞压积(HCT)及平均红细胞容积(MCV)组间无显著差异(P>0.05),但高原鼢鼠和高原鼠兔的红细胞数显著高于SD大鼠,红细胞压积及平均红细胞容积均显著低于SD大鼠(P<0.05);高原鼢鼠的血红蛋白浓度(HBC)与SD大鼠无显著差异(P>0.05),但显著高于高原鼠兔的HBC(P<0.05)。高原鼢鼠血红蛋白主要有2种类型,高原鼠兔血红蛋白主要有3种类型,而SD大鼠血红蛋白主要有5种类型。从血红蛋白电泳迁移来看,2种高原动物血红蛋白类型有明显的趋同特征并与SD大鼠具有明显的差异。上述结果提示,长期适应高海拔低氧环境的高原动物的红细胞和血红蛋白表现出趋同进化,同时因生境和习性的差异又表现出各自的特异性。     

内皮型一氧化氮合酶在胚胎小鼠肾脏发育中的表达

目的观察妊娠不同时期胚胎小鼠肾脏发育不同阶段内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达,探讨eNOS在胚胎小鼠肾脏早期发育中的意义。方法分别取胚龄13d（E13）、14d（E14）、15d（E15）、16d（E16）、18d（E18）组及新生组（P0）小鼠各10只,共6组。分别用免疫组化及免疫印迹方法对小鼠肾脏内eNOS表达进行定性、定量分析。结果（1）免疫组化结果显示：E14、E15组eNOS在生肾区呈阳性表达;E16组生肾区表达减弱,肾近端小管呈强阳性表达,同时远端小管及肾脏小动脉内皮也有阳性表达;E18组、P0组近端小管呈强阳性表达,远端小管呈阳性表达,髓质中的集合管eNOS表达弱阳性,而致密斑呈阴性表达。（2）免疫印迹结果显示：E14组肾脏eNOS含量较少,随后逐渐增多,PD0组eNOS含量最多。结论（1）eNOS在小鼠肾脏第14d开始呈阳性表达,以后含量逐渐升高,出生时含量最高。（2）eNOS表达部位从生肾区开始,以后其表达逐渐减弱甚至消失,而肾近端小管、远端小管的表达晚于生肾区,且呈逐渐增强趋势,至出生时达到最强。这一结果表明eNOS在胚胎小鼠肾脏发育的早期阶段起重要调节作用。     

一氧化氮合成酶（NOS）基因表达的半定量检测及其运用

本工作参照Ｍａｒｔｉｎ（１９９３）定量ＲＴ－ＰＣＲ方法,建立了一种灵敏,简捷,特异的定量ＮＯＳ ｍＲＮＡ测定方法;证明了ＮＯＳ ｍＲＮＡ不仅存在于脑组织,亦广泛分布于心,肾,肺和肝组织中,其中以脑组织含量最高,肾,心次之。除内皮细胞以外,平滑肌细胞中ＮＯＳ ｍＲＮＡ水平下降,提示ＮＯＳ基因表达受抑,可能与高血压的病因密切相关。     

新生大鼠缺血缺氧后脑内一氧化氮合酶的动态表达

实验采用生后14天Wistar大鼠缺血缺氧（HI）动物模型。用免疫组织化学方法观察HI复苏（HI/R0后前脑一氧化氮合酶动态表达。结果显示;神经元一氧化氮合酶（nNOS)阳性神经元主要分布于新生大鼠大脑皮层的Ⅲ-Ⅳ层。尾状核,隔核及嗅结节,HI/R早期其表达水平无明显变化;复苏48小时及5天后,可分别在右侧大脑顶皮层或右侧大脑顶皮层和尾状核区出现梗塞灶,该区nNOS阳性神经元明显减少,而诱导型一氧化氮合酶（iNOS)阳性细胞在HI/R后12小时始现于损伤侧的侧脑室;随时间的推移在损伤侧缰核,皮层,尾状核以及丘脑背外侧核,丘脑腹侧核可见iNOS阳性细胞逐渐增多并染色加深,用识别单核巨噬细胞的克隆ED1单克隆抗体检测可见ED1阳性细胞出现的时间和在脑区的分布与iNOS阳性细胞相似,本实验提示,在局灶性脑缺血缺氧早期,脑内NO的释放不依赖于nNOS阳性神经元或iNOS阳性细胞,而在局灶性脑缺血缺氧晚期,iNOS阳性细胞产生的NO可能参与了脑损伤的过程。     

大鼠肺内NOS之分布及缺氧对其活性的影响

本文以组织化学方法对大鼠肺内一氧化氮合酶（ＮＯＳ）进行定位研究,并观察了不同时间（８小时～２８天）缺氧时肺内ＮＯＳ活性的变化。结果显示：①正常大鼠各级支气管、肺泡管和肺泡囊上皮细胞呈ＮＯＳ强阳性反应;肺血管内膜呈ＮＯＳ阳性反应。②缺氧８小时,肺血管内膜ＮＯＳ阳性反应开始降低,并缺氧时间越长,ＮＯＳ阳性反应越低、③缺氧１４天时,肺泡间质和肺血管周围炎性细胞呈ＮＯＳ阳性反应;缺氧２８天时,炎性细胞ＮＯＳ阳性反应增强。④缺氧对支气管、肺泡管和肺泡囊上皮细胞ＮＯＳ的活性无明显影响。从而提示一氧化氮不仅对肺具有一定的生理学作用,而且可能参与缺氧时肺的某些病理学过程。     

神经型一氧化氮合酶在生后小鼠肾脏发育中的表达

目的观察生后小鼠肾脏发育不同阶段神经型一氧化氮合酶(nNOS)的表达,以及新生小鼠与成年小鼠肾脏nNOS表达差异,探讨nNOS在小鼠生后肾脏发育中的意义。方法分别取新生(出生小于2h)、生后3、5、7、14、40d昆明小鼠各8只,共6组。用免疫组织化学及免疫印迹方法对小鼠肾脏内nNOS表达进行定性、定量分析。结果新生小鼠生肾区nNOS呈强阳性表达,肾小管也有表达;成年小鼠肾远端小管,特别是致密斑,nNOS呈强阳性表达,集合管及肾小管均有阳性表达;新生小鼠肾脏nNOS含量最多,随后逐渐减少,成年小鼠nNOS含量最低。结论新生小鼠与成年小鼠肾脏nNOS表达部位不同,且表达含量由新生时最高到成年时降至最低。     

急、慢性缺氧对大鼠凝血机能的影响

本文讨论了实验性缺氧对大鼠凝血机能产生的影响。实验结果表明,大鼠在模拟8000米高度两小时后,血小板凝聚性、血小板因子3活性明显增加,纤溶活性下降,同时,纤维蛋白原含量和因子X也明显下降。大鼠在模拟7000米经36天间歇性慢性缺氧,血小板计数、血小板凝聚性,血小板因子3活性、纤维蛋白原含量、因子X活性均显著增加,部分凝血活酶时间缩短、纤溶活性下降,明显地出现凝血增强的趋势。本文还讨论了抗缺氧药物复方党参、异叶青兰对人鼠急性缺氧时凝血机能的影响。     

同型半胱氨酸对内皮细胞一氧化氮合酶系统的损伤机制及叶酸的拮抗效应

本实验探讨同型半胱氨酸(Hcy)对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)一氧化氮合酶(eNOS)的损伤机制及叶酸(FA)的拮抗效应。HUVEC原代培养,传至第3代后,将其与不同浓度Hcv(10μmol/L、30μmol/L、100μmol/L和300μmol/L)、FA(100μmol/L)或两者联合共同培养72h,用RT-PCR和免疫组织化学技术分别估测细胞eNOS mRNA水平及eNOS蛋白质量;高效液相色谱测定细胞内不对称二甲基精氨酸(ADMA)含量;并分别测定二甲基精氨酸二甲胺水解酶(DDAH)、eNOS活性及一氧化氮(NO)含量。HUVEC与不同浓度Hcy培养72h后,eNOS mRNA和蛋白质表达皆受到抑制;eNOS活性降低;NO生成减少。同时,DDAH活性降低;细胞内ADMA含量呈剂量依赖性增加。加入FA后,eNOS蛋白质水平上调;eNOS活性增强;NO生成增多。同时,DDAH活性增强,ADMA蓄积减少;但eNOS mRNA表达没有改变。Hcy对内皮细胞eNOS的损伤机制涉及eNOS酶蛋白和eNOS的基因表达两个层面,其对eNOS酶蛋白的抑制机制可能通过DDAH-ADMA通路,FA可拮抗Hcy对eNOS酶蛋白的抑制作用,显示出对HHcy有一定的保护作用。但FA对HHcy所导致的eNOS基因表达的抑制无保护效应。     

双歧杆菌对实验性大肠癌诱导型一氧化氮合酶表达的影响

目的:用免疫组化法观察大肠癌移植瘤诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达。方法:以大肠癌裸鼠移植瘤为动物模型,将青春型双歧杆菌注射于裸鼠腹腔。结果:显示双歧杆菌注射组大肠癌移植瘤iNOS的表达率、表达强度和阳性细胞数量均显著高于肿瘤对照组(P<0.01)。结论:青春型双歧杆菌能增强大肠癌移植瘤iNOS的蛋白表达水平。它的表达可能介导了双歧杆菌诱导大肠癌移植瘤细胞的凋亡。     

牛磺酸及微量营养素对大鼠视网膜NOS表达及cGMP含量影响的研究

目的：探讨大鼠补充一定剂量牛磺酸及微量营养素后,能否通过影响视感受器或视中枢ＮＯ合成酶（ＮＯＳ）表达及第二信使（ｃＧＭＰ）合成,影响视觉信号传导。方法：Ｗｉｓｔａｒ大鼠随机分为三组,即对照组（正常饲料组）、实验１组（５倍需要量组）和实验２组（１０倍需要量组）,喂养３周后,每组动物再随机分为光照组和暗适应组（平均照度为３．０３ＬＸ）,以正常饲料喂养７２ｈ,大鼠活杀取样,以放射免疫方法分析ｃＧＭＰ含量     

实验性大鼠肝癌组织中NOS之分布及意义

以酶组织化学方法对实验性大鼠肝癌组织中一氧化氮合酶（ＮＯＳ）的分布进行定位研究。结果显示：原发及转移的肝癌组织癌细胞中ＮＯＳ呈阴性反应,不同类型肝癌组织内未见明显差异,表明ＮＯＳ活性的降低与细胞的恶变相关。提示可作为临床肝癌诊断的一个指标。癌旁肝细胞、Ｋｕｐｆｅｒ细胞及癌组织中的巨噬细胞胞浆呈ＮＯＳ阳性,此处ＮＯ是否属于一种参与活化巨噬细胞杀伤肿瘤细胞的效应分子有待探讨。