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...     

低氧与铁代谢相关蛋白

氧和铁这两种元素对生命活动十分重要. 低氧诱导因子(hypoxia-inducible factors, HIFs)作为转录因子,参与一系列靶基因的表达调控以适应低氧. 铁参与 DNA合成、氧气运输、代谢反应等多种细胞活动,过量游离铁会通过Haber-Weiss或 Fenton反应产生毒性自由基. 细胞通过与铁吸收、存储和利用有关的多种铁代谢相 关蛋白之间的协同作用来维持铁稳态. 与铁稳态相关的一些基因是HIFs的靶基因或 者间接受低氧调控,包括转铁蛋白、转铁蛋白受体、二价金属转运体1、铁调素、膜 铁转运蛋白、血浆铜蓝蛋白、铁蛋白等,而胞内铁浓度的改变能影响HIFs的表达. 本文就低氧与铁代谢相关蛋白的关系,尤其是低氧对铁代谢相关蛋白的调节作一综 述.     

急性低氧暴露小鼠外周血代谢组变化分析

目的：探讨急性低氧对小鼠外周血代谢组的影响。方法：将14只小鼠随机分为正常组和低氧组。用基础饲料喂养2周后,将低氧组减压至6000m模拟高度停留8h,实验结束后,采集静脉血制备血浆待测。在核磁共振波谱仪进行^1H NMR检测,采用模式识别分析方法处理数据。结果：与正常组相比,低氧组乳酸含量明显增加,肉碱水平明显降低;脂类、丙氨酸、丙酮酸、谷氨酰胺、胆碱、牛磺酸和葡萄糖含量升高,缬氨酸、肛羟丁酸、谷氨酸、甘油、甘氨酸和丝氨酸含量下降。结论：急性低氧暴露使小鼠血浆碳水化合物、脂肪代谢和氨基酸代谢谱发生变化,表明低氧后能量代谢以及相关物质含量发生改变。     

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.     

小鼠模型在铁代谢研究中的应用

铁代谢在维持生命活动中至关重要,机体铁代谢紊乱会导致贫血和人类遗传性血色病等诸多疾病,对人体健康造成危害。在铁代谢研究领域,小鼠模型具有人群及细胞模型所不具备的优势,可以最准确的表现相应基因及通路在铁代谢调控中的生理作用。利用基因敲除及转基因小鼠模型,许多铁代谢相关的基因及调控通路被发现,有助于深入了解铁稳态调控的分子机制。这些小鼠模型为治疗铁代谢紊乱相关疾病潜在药物的开发和评估提供了理想的平台。     

高原低氧对大鼠大脑皮质生长休止蛋白7表达的影响

目的 探讨高原低氧对大鼠大脑皮质生长休止蛋白7(Gas7)表达的影响.方法 36只大鼠随机分为正常对照组和模拟高原低氧组,模拟高原低氧组大鼠进行6周缺氧,复制慢性高原低氧动物模型.实验结束后,所有动物采用免疫组织化学和免疫印迹技术检测大鼠大脑皮质中Gas7的表达.结果 与对照组相比,Gas7在模拟高原低氧组大鼠大脑皮质的表达明显增强.结论 Gas7可能参与了高原低氧对大鼠大脑皮质神经元结构和功能的影响.     

急性低氧和腺苷对大鼠脾脏T淋巴细胞增殖的影响

目的:观察急性低氧和腺苷对大鼠脾脏T淋巴细胞增殖的影响,以探讨急进高原时机体免疫功能改变的规律和机制.方法:大鼠在5 000 m模拟高原减压低氧3 d后,用3H-TdR掺入法检测脾脏T淋巴细胞增殖功能,增加细胞培养液中腺苷浓度观察对T淋巴细胞增殖的影响.结果:在5.0 mg/L 和2.5 mg/L刀豆素A(concanavalin A,ConA)的刺激下,对照组大鼠脾脏T淋巴细胞的刺激指数分别为64.0±23.7和43.5±21.7;急性低氧组大鼠显著降低至29.4±11.3 和20.2±16.1;10 μmol/L和100 μmol/L腺苷能够显著抑制大鼠脾脏T淋巴细胞的增殖反应,且这种抑制作用具有明显的浓度依赖性.结论:急性低氧可在一定程度上抑制T淋巴细胞功能,这种抑制作用可能与低氧引起的腺苷含量增加有关.     

模拟高原低压低氧环境对大鼠心脏结构和功能影响*

目的: 探讨模拟海拔7 000 m低压低氧环境对大鼠心脏结构和功能的影响。方法: 96只雄性SD大鼠随机分为常压常氧对照组(对照组)和高原低压低氧组(低氧组)。低氧组大鼠放置于大型多因素复合环境模拟实验舱内,模拟海拔7 000 m高原环境饲养。实验舱运行时间23 h/d,控制昼夜比大约12 h∶12 h;对照组置于相同条件的常压常氧环境下饲养。低氧组又根据低氧时间不同分为3 d组、7 d组、14 d组和28 d组,同时设置与各低氧组相对应的对照组,每组均12只大鼠。应用超声心动图、心电图、血常规、血生化综合评价高原低压低氧环境下大鼠心脏结构和功能变化,心肌组织HE染色分析心肌组织病理变化。结果: 与相同时间点对照组比较①随着低压低氧暴露时间延长,大鼠体质量增长明显缓慢,动脉血氧饱和度14 d和28 d显著降低(P＜0.05)。②低氧组大鼠左心室舒张末期前壁厚度(LVAWD)及左心室舒张末期后壁厚度(LVPWD)于28 d时显著升高(P＜0.05)。舒张末期左心室腔直径(LVIDD)及收缩末期左心室腔直径(LVIDS)于28 d时明显降低(P＜0.05,P＜0.01)。左心室射血分数(EF%)、左室短轴缩短率(FS%)、肺静脉血流峰值速度(PV peak velocity)及肺静脉血流峰梯度(PV peak gradient)于低氧7 d 下降明显(P＜0.05,P＜0.01),低氧14 d 及低氧28 d 恢复。③低氧组大鼠心电图QRS间期与QT间期在14 d 及28 d 显著延长(P＜0.05,P＜0.01)。ST段3 d和7 d显著压低(P＜0.05,P＜0.01)。R波振幅于 7 d、14 d 及28 d 显著降低(P＜0.05,P＜0.01)。④低氧各组大鼠红细胞计数(RBC)、血红蛋白(HGB)、红细胞分布宽度(RDW)均明显升高(P＜0.01)。血小板计数(PLT)于14 d 及28 d 明显下降(P＜0.01)。血肌酐(CR)于14 d及28 d显著升高(P＜0.05)。⑤心肌病理提示,低氧3 d 和7 d 可见心肌水肿、肌浆凝聚,横纹不清,灶状变性和坏死伴炎性细胞浸润。低氧14 d 和28 d 心肌组织炎症性病理损伤逐渐减少。心肌细胞逐渐肥大,成纤维细胞逐渐增生。心肌间质胶原纤维逐渐增多等心肌代偿修复性病理变化显著。结论: 暴露于模拟海拔7 000 m低压低氧环境下3 d大鼠心功能明显降低,7 d最为显著。     

间歇性低压低氧与连续性低压低氧对大鼠血液动力学作用的比较(英文)

本研究旨在探讨并比较慢性间歇性低压低氧（intermitten thypobaric hypoxia,IHH）和慢性连续性低压低氧（continuous hypobaric hypoxia,CHH）对大鼠血液动力学作用的影响。40只成年Sprague—Dawley大鼠随机分为5组：对照组（CON）,28天IHH处理组（IHH28）,42天IHH处理组（IHH42）,28天CHH组（CHH28）和42天CHH组（CHH42）。IHH火鼠于低压氧舱分别接受28或42天模拟5000m海拔高度低氧（11．1％O2）处理、每天6h。CHH处理大鼠生活在低压氧舱环境中,除每天半小时常氧供食、供水和清洁外,其余时间均分别接受时程为28或42天的模拟5000m海拔高度低氧（11．1％O2）处理。每周定时测定大鼠体重。通过导管法测定基础常氧和急性低氧状态下的血液动力学,包括半均动脉压（meanartery blood pressure,MAP）、心率（heartrate,HR）、左审收缩峰压（1eft ventricular systolic pressure,LVSP）、正负左率最人压力变化速率（maximum change rate of left ventricular pressure,&#177;LVdP／dtmax）。通过生物化学方法测定大鼠心肌超氧化物岐化酶活性和丙二醛含量。并分别测定全心、左心室和右心室重量。结果显示：（1）CHH42大鼠基础HR和MAP低于CON,IHH和CHH28大鼠（P〈0．05）。（2）IHH大鼠表现出明显的抗心肌缺氧／复氧损伤作用,表现为急性低氧状态下的HR、MAP、LVSP和＋LVdP/dtmax,改变明显低于CON大鼠（P〈0．05）;CHH大鼠表现出更为明显的抗急性低氧心脏保护作用,表现为急性低氧的HR、MAP、LVSP和&#177;LVdP/dtmax;改变明显低于CON和IHH火鼠（P〈0．05）,但出现复氧损伤作用,表现为复氧过程中血液动力学的恢复明显低于CON和IHH大鼠（P〈0．05）。（3）与CON大鼠相比较,IHH和CHH大鼠心肌抗氧化能力明显增强（P〈0．05,P〈0．01）。（4）与IHH和CON大鼠相比较,CHH大鼠表现明显的右心室肥厚（P〈0．01）。结果表明,IHH可诱导有效的心脏保护作用,而无明显的不良反应,因而具有潜在的实际应用价值。     

Hypobaric hypoxia regulates iron metabolism in rats

Intermittent hypobaric hypoxia can produce a protective effect on both the nervous system and non-nervous system tissues. Intermittent hypobaric hypoxia preconditioning has been shown to protect rats from cardiac ischemia-reperfusion injury by decreasing cardiac iron levels and reactive oxygen species (ROS) production, thereby decreasing oxidative stress to achieve protection. However, the specific mechanism underlying the protective effect of hypobaric hypoxia is unclear. To shed light on this phenomenon, we subjected Sprague-Dawley rats to hypobaric hypoxic preconditioning (8 hours/day). The treatment was continued for 4 weeks. We then measured the iron content in the heart, liver, spleen, and kidney. The iron levels in all of the assessed tissues decreased significantly after hypobaric hypoxia treatment, corroborating previous results that hypobaric hypoxia may produce its protective effect by decreasing ROS production by limiting the levels of catalytic iron in the tissue. We next assessed the expression levels of several proteins involved in iron metabolism (transferrin receptor, L-ferritin, and ferroportin1 [FPN1]). The increased transferrin receptor and decreased L-ferritin levels after hypobaric hypoxia were indicative of a low-iron phenotype, while FPN1 levels remained unchanged. We also examined hepcidin, transmembrane serine proteases 6 (TMPRSS6), erythroferrone (ERFE), and erythropoietin (EPO) levels, all of which play a role in the regulation of systemic iron metabolism. The expression of hepcidin decreased significantly after hypobaric hypoxia treatment, whereas the expression of TMPRSS6 and ERFE and EPO increased sharply. Finally, we measured serum iron and total iron binding capacity in the serum, as well as red blood cell count, mean corpuscular volume, hematocrit, red blood cell distribution width SD, and red blood cell distribution width CV. As expected, all of these values increased after the hypobaric hypoxia treatment. Taken together, our results show that hypobaric hypoxia can stimulate erythropoiesis, which systemically draws iron away from nonhematopoietic tissue through decreased hepcidin levels.     

低压低氧对胎鼠海马神经元NMDA受体影响的实验研究

目的：观察低压低氧环境对胎鼠海马神经元NMDA受体数目和通道特性的影响。方法：采用原位杂交和膜片钳观察NMDA受体的数量和功能。结果：胎鼠低压低氧后,NMDA受体数量和通道开放机率减少,通道开放时间常数减少,通道关闭时间常数增加。结论：低压低氧影响到胎鼠NMDA受体的发育,提示低压低氧环境下大鼠的学习记忆可能受到影响。     

急性低压低氧对大鼠空间学习记忆的影响及与海马内孤啡肽的关系

目的:研究暴露在不同海拔高度的急性低压低氧环境中,大鼠空间学习记忆能力的变化及与海马内孤啡肽的关系.方法:采用低压舱模拟4 500 m(中度)和7 500 m(重度)两种海拨高度,Morris水迷宫训练方法和反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)技术.结果:①海马内孤啡肽mRNA表达在急性重度低压低氧(8 h/d,连续6 d)后明显增加,然而在Morris 水迷宫训练(6 counts/d,连续6 d,定位航行潜伏期逐渐缩短)后则显著降低.②急性低压低氧后,定位航行潜伏期明显延长,而海马内孤啡肽mRNA表达较学习记忆训练组明显升高.结论:海马内孤啡肽参与急性低压低氧降低大鼠空间学习记忆的机制.     

Expression and functional activity of pro-oxidants and antioxidants in murine heart exposed to acute hypobaric hypoxia

Under hypobaric hypoxia, antioxidant defenses of the heart are stressed by the enhanced production of ROS. Mammalian heart acclimatizes to hypoxia through altered gene expression, which we studied in murine heart exposed to 10h of acute hypobaric hypoxia (AHH), equivalent to 15000ft, using cDNA arrays. Functional classification of genes with a > or =2-fold change revealed a number of pro-oxidants like Cyba, Xdh, Txnip, Ppp1r15b and antioxidants like Cat, Gpx1, Mt1, Mgst1. Interestingly, the protein level of Cyba, a subunit of NADPH oxidase, was markedly decreased in AHH exposed heart, suggesting the involvement of some stress response pathways. The AHH exposure also caused a significant reduction (50%) in the level of GSH (P<0.05). The present study provides a retrospective insight on the cellular antioxidant defense mechanisms under AHH.     

Intermittent hypobaric hypoxia applicability in myocardial infarction prevention and recovery

Intermittent hypobaric hypoxia (IHH) has been the focus of important research in cardioprotection, and it has been associated with several mechanisms. Intermittent hypobaric hypoxia inhibits prolyl hydroxylases (PHD) activity, increasing the stabilization of hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) and activating crucial adaptative genes. It has been hence suggested that IHH might be a simple intervention, which may offer a thoughtful benefits to patients with acute myocardial infarction and no complications. Nevertheless, several doubts exist as to whether IHH is a really safe technique, with little to no complications in post-myocardial infarction patients. Intermittent hypobaric hypoxia might produce instead unfavourable changes such as impairment of vascular hemodynamics and hypertensive response, increased risk of hemoconcentration and thrombosis, cardiac rhythm perturbations, coronary artery disease and heart failure, insulin resistance, steatohepatitis and even high-altitude pulmonary oedema in susceptible or nonacclimatized patients. Although intermittent and chronic exposures seem effective in cardioprotection, IHH safety issues have been mostly overlooked, so that assorted concerns should be raised about the opportunity to use IHH in the post-myocardial infarction period. Several IHH protocols used in some studies were also aggressive, which would hamper their widespread introduction within the clinical practice. As such, further research is needed before IHH can be widely advocated in myocardial infarction prevention and recovery.