动物对高原低氧的适应性研究进展

本文从血液学、肺动脉、心肺发育及其它方面简要介绍了动物对高原低氧适应的生理、生化及形态学特征,同时也对其中低氧诱导因子的作用及其遗传性方面的研究进行了概述。关于高原低氧适应的遗传机制仍需进一步的深入研究。     

高原鼢鼠低氧适应研究进展

高原低氧是青藏高原主要的环境限制因子之一,高原鼢鼠(Myospalax baileyi)是青藏高原特有的地下啮齿类动物,受到高原低氧和洞穴低氧的双重压力。近年来,高原鼢鼠低氧适应主要生理特征及低氧适应关键基因越来越为人们所关注。这些研究结果对阐明高原鼢鼠低氧适应机制具有重要意义,并将对探索人类对低氧环境的适应能力以及人类高原病的防治产生巨大的影响。     

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.     

模拟高原低氧环境对小鼠脾脏铁代谢的影响*

目的:探讨模拟海拔6 000 m高原低氧环境对小鼠脾脏铁代谢的影响。方法:将C57BL/6小鼠按体重随机分为常压常氧组(Nor)和低压低氧组(HH)。HH组小鼠放置于低压低氧动物实验舱内,模拟急性海拔6 000 m高原低氧环境,控制光照时间比大约12 h∶12 h。Nor组置于同等条件的常压常氧环境。HH组又分为低氧12 h组(HH-12 h)和3 d组(HH-3 d),对照组对应分为(Nor-12 h及Nor-3 d),每组9只小鼠。采用血常规检测、HE染色、组织铁染色、蛋白质免疫印迹(WB)、免疫组织化学(IHC)综合评价模拟高原低氧环境下小鼠脾脏铁代谢情况。结果:与相同时间点Nor组相比:①HH-12 h组小鼠红细胞数(RBC)、血红蛋白量(HGB)、红细胞压积(HCT)均无明显变化。HH-3 d组RBC、HGB及HCT均显著增加(P＜0.05),平均血红蛋白量(MCH)在HH-12 h和HH-3 d组均无显著变化。②与Nor-3 d相比,HH-3 d组小鼠脾脏明显增大,HE染色显示脾窦变窄,铁染色结果显示HH-3 d组脾脏红髓中铁含量明显增加。③WB结果显示,HH-3 d组低氧诱导因子1α(HIF-1α),转铁蛋白受体1(TfR1),铁输出蛋白(Fpn)表达均显著增加,而铁蛋白(Ft-L)的表达显著降低(P＜0.05);IHC结果也与WB结果一致,高原低氧暴露3 d后脾脏红髓TfR1、Fpn表达和分布均明显增多,Ft-L表达分布明显减少。结论:模拟海拔6 000 m高原低氧暴露3 d后小鼠脾脏截留处理RBC增多,脾索铁沉积,脾脏组织细胞内铁动员加速。高原低氧下脾脏铁代谢异常可能是引起高原低氧暴露下红细胞病理性增多甚至造成高原红细胞增多症的主要原因。     

急性高原低氧环境对不同情绪状态脑电功率的影响

目的:探讨急性高原低氧环境对不同情绪状态脑电功率的影响。方法:本研究为双因素多水平试验设计(氧气环境2个水平!情绪类型4个水平)。通过编写情绪图片诱导12名年龄在20～25岁之间的男性被试产生四类不同情绪:低效价低唤醒(LVLA)、高效价低唤醒(HVLA)、低效价高唤醒(LVHA)、高效价高唤醒(HVHA),分别近似于沮丧、轻松、恐惧、快乐四类情绪,并使用Brain Products 32导脑电采集设备采集不同情绪状态下的脑电信号;次日,采用常压低氧舱模拟4 300 m的高原低氧环境,同一批被试在低氧10 h后使用相同试验范式采集脑电信号。对采集来的脑电信号进行功率谱分析(FFT),同时对额叶(F3\Fz\F4)脑电的五个频段(delta、theta、alpha、beta、gamma)进行两因素重复测量方差分析。结果:功率谱分析发现:急性低氧前后,四类情绪状态下alpha波的全脑分布差异主要集中在额叶、顶叶及部分颞叶; HVLA情绪状态下alpha波全脑分布差异最小。两因素重复测量方差分析结果发现:(1)delta、beta频段功率受氧气环境影响显著(P<0.05),低氧环境下功...     

高原低氧环境下影响肺动脉压力的相关因素分析

肺动脉压力变化是反映机体在高原低氧环境中适应习服或病理损伤的重要生理指标,不同海拔、不同时间的低氧刺激对肺动脉压力的影响也不尽相同,其中许多因素影响肺动脉压力的变化,如血管平滑肌的收缩、血流动力学改变、血管活性调节异常以及心肺功能的异常改变等,深入探讨低氧环境下肺动脉压力的调节因素对明确低氧适应和习服的相关机制及急慢性高原病预防、诊断、治疗、预后具有重要的意义。近年来关于高海拔低氧环境下影响肺动脉压力的相关因素研究有了较大的进展,本文从循环系统血流动力学、血管活性状态及心肺功能变化等方面对低氧环境下肺动脉压力的调节因素和干预措施进行综述。     

高原低氧环境下牙周炎的发病机制

牙周炎的病理过程受全身和局部因素的综合调控,一些调查研究显示高原牙周炎患病率高于平原地区,显然高原特殊环境在牙周炎的发生和发展过程中起到一定的作用,因此本文就高原低氧环境下牙周病变组织的变化、可能的发病机制作一综述。     

高原低氧环境下牙周炎的发病机制

牙周炎的病理过程受全身和局部因素的综合调控,一些调查研究显示高原牙周炎患病率高于平原地区,显然高原特殊环境在牙周炎的发生和发展过程中起到一定的作用,因此本文就高原低氧环境下牙周病变组织的变化、可能的发病机制作一综述。     

低氧对雄性高原鼠兔性腺的影响

在人工模拟低氧环境下（低压舱模拟５０００ｍ和７０００ｍ海拔高度）,低氧暴露２４ｈ和７ｄ,观察低氧对受试动物性腺的影响。结果表明,急性低氧２４ｈ,高原鼠兔血浆雌二醇（Ｅ２）明显升高;低氧暴露７ｄ,高原鼠兔血浆Ｅ２仍维持一较高水平;５０００ｍ低氧暴露７ｄ,其睾丸指数无明显变化,７０００ｍ时却有所降低。同等条件下,大鼠睾丸指数明显增高;５０００ｍ和７０００ｍ低氧暴露７ｄ对高原鼠兔睾丸组织形态无明显影响,然而,大鼠曲细精管间隙增大,且曲细精管内各级细胞排列紊乱。低氧环境下,高原鼠兔雄体血浆Ｅ２增高,可能是其低氧适应的特征之一     

高原低氧对机体无氧代谢阈值的影响

为了探讨高原低氧对机体无氧代谢阈值(AT)的影响,本研究采用Wasserman无创性方法,分别测定了11名新兵在平原(四川淮口,海拔500m)和经空运进驻高原 (西藏错那,海拔4370m)后的第3、5、7和14天的AT。结果表明:新兵进驻高原后AT由平原的813.6±147.4kg·m/min降低到395.5±194.5 kg·m/min(P<0.01);高原低氧引起AT的降低幅度与受试者平原AT的高低呈正相关(r=0.933,P<0.01);进驻高原后第3、5、7天AT维持在较低水平,随后呈上升趋势。但移居高原1年战士的AT仍低于平原水平(P<0.05)。提示,高原低氧能够显著地降低机体的AT,并且AT越高的个体进驻高原后受低氧环境的影响程度越大。     

高原鼠兔乳酸脱氢酶同工酶对低氧环境的应答

用聚丙酰胺凝胶薄层电泳和紫外光谱法,研究与分析高原鼠兔(Ochotona curzoniae)在天然及模拟低氧条件下,心脏、肝脏、肾脏及骨骼肌4种组织的乳酸脱氢酶(LDH)同工酶的酶谱和其酶活力的变化。     

低氧与心肌细胞凋亡

细胞凋亡是心肌细胞低氧损伤的主要死亡形式之一。低氧引起心肌细胞凋亡可以通过外部的死亡受体通路以及内部的线粒体通路,两条通路之间又存在复杂的交互作用,其中,线粒体通路在低氧诱导的心肌细胞凋亡中起重要作用。另外,心肌细胞本身也具有多种内源性的凋亡抑制因子。因此,低氧时心肌细胞凋亡的产生是多种因素综合作用的结果,Bcl-2家族蛋白、线粒体通透性改变、细胞色素c的释放以及caspases的活化等参与了低氧引起的心肌细胞凋亡的调控。对低氧时心肌细胞凋亡的认识和深入研究,为人类在缺血性心脏病的防治中提供了一个新的治疗措施。     

急性低氧对体外培养乳鼠心肌细胞肌红蛋白的影响

本实验观察了低氧、复氧时培养的乳鼠心肌细胞肌红蛋白（Ｍｂ）、ｃＡＭＰ、心肌收缩频率的变化以及磷酸二酯酶抑制剂茶碱和抑制肌质网上钙释放的普鲁卡因地低氧下心肌细胞Ｍｂ表达和心肌细胞收缩频率的影响。结果表明,随低氧时间的延长Ｍｂ增加,ｃＡＭＰ和心肌收缩下降,Ｍｂ、ｃＡＭＰ和心肌细胞收缩频率经复氧可以得到恢复。普鲁卡因使低氧时心肌细胞的收缩频率更漫和Ｍｂ的表达减弱;茶碱使低氧下心肌细胞的收缩频率和Ｍｂ的表     

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。     

模拟高原低氧对人的认知能力影响的研究

目的 :研究轻、中度急性缺氧暴露对人的认知能力的影响。方法 :利用低压舱模拟 30 0m(对照高度 )、2 80 0m、36 0 0m、44 0 0m低氧环境 ,考察了 18名健康男性青年受试者在不同高度暴露 1h的感知觉、记忆、注意、思维和心理运动功能的变化情况。结果 :2 80 0m暴露 1h连续识别记忆测验的综合绩效已显著低于对照水平 (P <0 .0 1) ,而36 0 0m暴露 1h后感知觉、记忆、注意、思维和心理运动等各项测验的反应时均延长 ,正确率下降 ,综合绩效显著降低 (P <0 .0 5或P <0 .0 1) ,并随着高度的增加而加重。 44 0 0m暴露 1h各项测验综合绩效进一步降低 (P <0 .0 1)。结论 :各项认知能力受低氧影响符合“高度依赖原则” ,但不同认知能力要素受低氧影响的阈限高度不同。 36 0 0m高度暴露 1h各项测验的综合绩效均显著下降 ,已无法满足工效要求。经过 1h的供氧 ,各项作业绩效基本恢复     

模拟高原低氧对小鼠红细胞介电特性的影响

目的：探讨模拟高原低氧对小鼠红细胞介电特性的影响。方法：实验动物分成平原对照组和模拟高原低氧组,采用Agilent 4294A阻抗分析仪测量小鼠红细胞交流阻抗,通过细胞介电谱、Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、损耗角正切频谱以及Cole-Cole方程的曲线拟合分析,观察模拟高原低氧对红细胞介电特性影响。结果：小鼠模拟海拔5000 m低氧4周后,模拟高原组的低频介电常数εl和介电增量Δε较平原对照组分别增加57%和59%;模拟高原组的低频电导率κl和高频电导率κh较平原对照组分别降低49%和11%。结论：模拟高原低氧可以引起小鼠红细胞介电性增加和导电性降低。     

高原低氧胁迫对小鼠肝脏功能及基因表达的影响

低氧作为青藏高原最为特殊的环境因素之一,对高原动物的适应进化产生了深刻的影响。持续的低氧暴露会损伤肝脏功能,引起动物机体代谢紊乱,但连续低氧处理对子代肝脏的影响仍缺乏相关研究。本研究将成年小鼠转移至高原低氧环境(海拔3 220 m)饲养并繁殖,以常氧条件下饲养小鼠为对照,统计低氧处理小鼠(低氧第0代)及其子代(低氧第1～5代)生长数据,发现长期低氧暴露导致小鼠肝脏比重增加,肝细胞肿胀,肝索间红细胞浸润,并且子一代小鼠肝小叶出现脂肪变性。血液生化指标显示,相比于对照组(常氧第0代),低氧第0代和低氧第1代的谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平显著上升(P <0.05);血清白蛋白、球蛋白、总胆红素和总胆固醇水平在低氧第0代中下降,低氧第1代中上升(P <0.05)。空腹注射葡萄糖和胰岛素后低氧组小鼠的葡萄糖耐受能力和胰岛素敏感性显著减弱(P <0.05)。常氧第0代、低氧第0代及低氧第1代肝脏RNA-seq分析发现,低氧第0代和低氧第1代共有的459个差异基因显著富集在MAPK、细胞凋亡、脂质代谢和内质网等信号通路。本研究发现低氧胁迫对子代小鼠肝脏具有重要影响,此结果对肝脏低氧生...     

模拟高原低氧对新生大鼠肾上腺皮质功能发育的影响

本文探讨新生大鼠肾上腺皮质对高原低氧的应签及模拟高原低氧对其功能发育的影响。结果表明,当不同日龄大鼠于５ｋｍ及７ｋｍ海拔２４ｈ,７ｄ,１４ｄ龄大鼠肾上腺皮质无明显应答反应。２１ｄ及２８ｄ龄大鼠肾上腺皮质酮水平随海拔增高而增加,血浆皮质酮表现为抑制作用。     

慢性低氧对豚鼠右室心肌细胞钙、钾电流的影响

采用全细胞膜片箝技术,分别记录并比较正常对照组与慢性低氧组豚鼠单个右室心肌细胞的膜电容、L型钙电流和延迟整流钾电流峰值和电流-电压关系曲线,以探讨慢性低氧对豚鼠右室心肌细胞L型钙电流和延迟整流钾电流的影响。结果表明,上述两组细胞膜电容分别为（155±13．2）pF、（179±14,8）pF,低氧组显著大于正常对照组（P＜0．01）;L型钙电流峰值分别为（1．07±0．21）nA和（0．99±0．17）nA,两组之间无显著差异;在-20mV至＋20mV,慢性低氧组L型钙电流密度较正常对照组显著下降（P＜0．05）。在＋月mV至＋60mV之间,慢性低氧组豚鼠右室心肌细胞延迟整流钾电流幅度均小于正常对照组;在-20mV至＋60mV之间,慢性低氧组豚鼠右室心肌细胞延迟整流钾电流密度明显低于正常对照组。可见慢性低氧能使豚鼠右室心肌细胞膜电容增加,L型钙电流幅度不变,但L型钙电流密度下降;同时慢性低氧降低豚鼠右室心肌细胞延迟整流钾电流幅度和密度。     

低氧环境对高原鼢鼠不同组织VEGF165b基因表达量及微血管密度的影响

目的：探讨高原低氧环境下高原鼢鼠不同组织血管内皮生长因子165b （VEGF_165b）表达量及微血管密度（MVD）的变化。方法：克隆高原鼢鼠VEGF_165b基因并测定其在不同海拔脑、肺和骨骼肌组织内的表达量;免疫组化法观察脑、肺和骨骼肌组织内微血管并测定其在不同海拔组织内的密度。结果：高海拔VEGF_165b表达量显著低于低海拔表达量（P<0.05）;微血管密度随海拔高度升高而增加（P<0.05）。结论：VEGF_165b基因调节动物组织微血管密度是高原动物适应低氧环境的重要机制之一。