陈健[1]2004年在《预缺氧的神经保护作用及其线粒体机制》文中研究说明缺氧是高原、航空、潜水等特殊环境及某些临床疾病造成机体损伤的重要原因。脑组织以有氧代谢为主,对缺氧的耐受性差,是机体对缺氧最敏感的组织。长期或短时间严重的缺氧可引起中枢神经系统的功能紊乱,甚至发生病理结构改变。寻找提高脑低氧耐受性的措施对于增强机体适应低氧环境的能力及防治临床缺氧性疾病具有重要意义。大量研究表明,预先给予机体一个短时间的较轻程度的缺氧,能够显着提高机体对随后更严重缺氧的耐受能力,这种现象被称为缺氧预适应(hypoxicpreconditioning,HP)。缺氧预适应现象的发现为提高机体的缺氧耐受力及防治缺氧性损伤提供了全新的思路,展现了良好的应用前景,因而受到了广泛关注,成为当前生物医学领域中的研究前沿和热点之一。大量研究显示,缺氧预适应现象广泛存在于机体的多种器官、组织和细胞,是机体的一种内源性保护机制。但有关缺氧预适应的机制目前仍不清楚。 缺氧引起神经系统功能和结构损伤的机制十分复杂,其中缺氧引起的细胞坏死和凋亡是缺氧时神经系统损伤的结构基础。病理情况下细胞坏死和凋亡的机制目前尚不完全清楚。近年来的大量研究结果显示,线粒体在细胞坏死和凋亡过程中具有十分重要的调控作用,甚至被认为是多种因素引起细胞坏死和凋亡的共同通路(common pahway)。在线粒体调控细胞坏死和凋亡过程中,目前研究认为线粒体通透性转变孔道(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)的功能状态是关键环节。缺氧时MPTP开放,引起线粒体内膜两侧离子梯度消失,膜势能下降,呼吸链与氧化磷酸化脱偶联,ATP生成不足,活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成增多,线粒体基质Ca~(2+)外流,引起钙超载,细胞坏死。另一方面,由于MPTP开放导致线粒体基质肿胀,线粒体外膜破裂,释放线粒体膜间隙的凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)与细胞色素C(cytochrome C)等促凋亡物质,激活下游caspase依赖或非依赖途径,引起细胞凋亡。 以往的研究结果表明,缺氧预适应可显着减轻严重缺氧引起的细胞凋亡和坏死。鉴于线粒体在细胞凋亡和坏死过程中的重要作用及MPTP在其中的调控机制,我们推测:缺氧预适应可能通过维持线粒体功能,抑制严重缺氧时的MPTP开放,减少细胞内ROS生成和钙超载的发生,减少线粒体促凋亡蛋白释放,从而防止和/或减轻严重
胡尧[2]2017年在《红景天对缺氧脑损伤的保护作用及其神经元线粒体MPTP机制的研究》文中研究说明目的为了研究红景天预给药对缺氧脑损伤的保护作用,以及对脑组织线粒体形态、功能的影响,特别是对线粒体MPTP的作用,本研究从整体动物、离体细胞两个水平上,通过建立小鼠缺氧脑损伤模型和复制PC12细胞缺氧模型,采用生化及病理检测,以及流式细胞术、Western Blot、电化学等分子、生物学技术,同时通过检测线粒体结构、膜电位、呼吸功能、Ca~(2+)释放、Bcl-2、Caspase 3活性等变化,以期从对线粒体影响的层面阐明红景天抗缺氧脑保护的作用机制。方法第一部分:红景天预给药对小鼠缺氧脑损伤神经保护作用及线粒体MPTP影响1.小鼠缺氧脑损伤造模使用“低压低氧动物实验舱”模拟高原缺氧环境,通过设置不同的高度和时间,对BALB/c小鼠进行缺氧损伤。通过观察小鼠缺氧中的一般状态,记录缺氧后存活率,检测缺氧后LDH、LD、SOD、MDA指标变化,结合小鼠缺氧后脑海马CA1区病理观察结果,确定小鼠缺氧脑损伤造模方案。2.将小鼠随机分为正常对照组、缺氧组(密闭缺氧实验不设)、缺氧预适应组、盐酸氟桂利嗪组、红景天口服液组、红景天低、中、高剂量组,采用密闭缺氧存活实验、MWM水迷宫实验,通过测试红景天预给药对小鼠缺氧耐受能力的影响,以及对缺氧脑损伤后学习记忆能力的保护作用,评价红景天的抗缺氧药效;3.参考前述分组,在小鼠缺氧脑损伤后即刻分离脑组织,制作小鼠脑病理切片,采用TUNEL染色观察缺氧海马CA1区神经元凋亡情况;通过分离缺氧脑组织海马,制作超薄切片,在透射电镜下观察海马神经细胞线粒体形态变化。利用病理方法,从细胞形态层面观察红景天对缺氧脑损伤小鼠脑神经细胞的保护作用;4.参照前述分组,小鼠缺氧脑损伤后即刻取脑并抽提线粒体,对线粒体呼吸功能(ST3、ST4、RCR)、MPTP通透性、MMP进行测试,从线粒体功能角度探讨红景天对缺氧脑损伤小鼠脑组织线粒体的保护作用,并分析红景天抗缺氧脑保护作用的线粒体MPTP机制。第二部分:红景天苷预处理对PC12细胞的缺氧保护作用及线粒体MPTP影响1.选择生长良好处于对数生长期的PC12细胞,按细胞数量加入适量生长液制成细胞悬液,将浓度分别为:5μM、10μM、15μM、20μM、25μM、30μM、40μM、60μM、80μM待测红景天苷用细胞培养液,分别加入细胞培养板中,利用MTT确定细胞活力,根据对比DO值计算红景天苷ID50,确定红景天苷预处理的剂量,并设置低、中、高叁种不同的预处理剂量;2.将PC12细胞分为对照组,缺氧组,缺氧预适应组,低、中、高剂量红景天预处理组共6个组,并结合MPTP阻断剂CsA和激动剂ATR干预,通过MTT、LDH释放率检测红景天苷预处理对缺氧诱导PC12细胞的影响,评价红景天对缺氧细胞抗缺氧效果,并分析与线粒体MPTP的关系;3.将PC12细胞分为对照组,缺氧组,缺氧预适应组,低、中、高剂量红景天预处理组共6个组,并结合MPTP阻断剂CsA和激动剂ATR干预,用流式细胞术检测细胞凋亡率,用Western Blot分析Bcl-2表达,并检测细胞Caspase 3活性,分析红景天苷预处理对缺氧诱导PC12细胞凋亡及相关因素的影响;4.参照前述分组,采用TMRE法检测线粒体膜电位变化情况,并利用荧光光度法检测线粒体Ca~(2+)浓度,观察红景天苷预处理对缺氧PC12细胞线粒体MPTP功能的影响。结果第一部分:红景天预给药对小鼠缺氧脑损伤神经保护作用及线粒体MPTP影响1.不同缺氧高度及时间条件下,各组小鼠的状态表现,小鼠的死亡率,LDH、SOD、LD、MDA变化情况,以及脑海马HE染色结果均不相同。其中10000m高度缺氧1h死亡率即达到50%,随着缺氧时间的延长,死亡率逐渐增高至100%,因此10000m高度死亡率过高不适宜造模,而各组生化指标及HE结果显示8000m高度,缺氧12h、18h脑损伤更明显,因此将小鼠缺氧脑损伤造模方案确定为8000m高度缺氧18h;2.红景天预给药能够明显提高小鼠密闭缺氧存活时间(P<0.05);而通过定位巡航及空间探索能力检测发现,缺氧后小鼠记忆、学习能力明显下降,而高、中、低剂量的红景天水煎剂、以及成品药物“红景天口服液”均具有减轻小鼠缺氧的脑损伤作用,说明红景天具有较好的抗缺氧功效。3.TUNEL检测结果显示,对照组小鼠脑组织CA1区神经元细胞凋亡比率很少,缺氧组小鼠脑组织中CA1区凋亡细胞数量明显升高(P<0.01),不同浓度红景天干预组其凋亡细胞数较缺氧组均具明显减少(P<0.05)。电镜观察线粒体形态变化显示,对照组小鼠脑神经元细胞的胞核核膜清楚,核内染色质密度分布平均,胞浆内线粒体数量较多,形态正常,分布均一。缺氧组小鼠脑神经元细胞核出现不规则固缩,异染色质边集化,线粒体体积增大,嵴断裂或消失。红景天低剂量、高剂量组细胞核出现固缩,部分线粒体肿胀,部分线粒体嵴断裂或模糊。缺氧预适应组、红景天口服液组、红景天中剂量组细胞核染色质均一,线粒体形态正常,分布正常,但偶见染色质边集。以上结果说明缺氧预适应、红景天口服液及红景天均能降低缺氧小鼠脑神经元细胞的凋亡,并能在不同程度上降低缺氧造成的小鼠脑神经元细胞线粒体结构性破坏,提示红景天能够降低缺氧损伤脑细胞凋亡率,并可能与保护线粒体结构有关。4.小鼠脑神经元线粒体呼吸功能检测结果显示缺氧能够明显降低神经元线粒体中ST3的含量(P<0.01);而各红景天预处理组(红景天口服液及红景天不同剂量组)ST3的水平均明显高于缺氧组(P<0.01)。ST4的表达在缺氧组中明显升高(P<0.01),而不同浓度的红景天、红景天口服液组ST4的含量均较低(P<0.01);线粒体膜通透性检测结果显示,各组在加入Ca~(2+)作用后OD值均呈下降趋势,缺氧组OD值的下降幅度明显高于对照组(P<0.01),而其余各预处理组OD值下降幅度均明显低于缺氧组(P<0.01);线粒体膜电位(MMP)检测结果显示,缺氧组小鼠线粒体MMP改变最为明显(P<0.01),并明显高于其它组,各预处理组线粒体MMP变化均明显低于缺氧组(P<0.01)。以上结果提示,缺氧会损害脑神经元线粒体呼吸功能,促使线粒体MPTP通透性升高,引起线粒体膜电位改变,而红景天预给药能够减轻缺氧引起的以上病变,起到保护缺氧脑损伤神经元线粒体功能的作用。第二部分:红景天苷预处理对PC12细胞的缺氧保护作用及线粒体MPTP影响1.根据不同浓度红景天苷预处理的细胞在MTT干预后的存活率推算出ID50值约为32.17μM,并将低、中、高剂量红景天苷预处理浓度分别设置为5μM、10μM、15μM。2.PC12细胞活力及LDH释放率检测结果显示,不同浓度的红景天苷干预处理后,明显上调细胞活力(P<0.01),加入MPTP阻断剂CsA后,细胞活力明显升高(P<0.01),加入MPTP的激动剂ATR后,细胞活力进一步下调(P<0.01),提示红景天苷预处理对缺氧细胞具有保护作用,并与MPTP有关。3.凋亡相关检测结果显示,缺氧能够极显着增加PC12细胞凋亡比率(P<0.01),不同浓度的红景天苷预处理均能明显降低凋亡细胞所占比率(P<0.01)。ATR能够进一步显着升高各组凋亡细胞所占比率,CsA能够降低各组细胞所占比率;Caspase 3活性测试结果显示,缺氧组Caspase 3活性极明显升高(P<0.01),而相对于缺氧组,不同浓度的红景天苷组均能降低Caspase 3的活性,但活性均仍高于对照组。而MPTP阻断剂CsA能够进一步抑制Caspase 3的活性;MPTP激动剂ATR能够上调Caspase 3的活性;Bcl-2表达测试结果显示,缺氧组细胞中抗凋亡蛋白Bcl-2的表达量明显升高,缺氧预适应组中Bcl-2的表达量升高最明显,不同浓度的红景天苷组均能极显着的升高Bcl-2的表达量。以上结果说明,红景天预干预能降低缺氧PC12细胞凋亡率,且与Bcl-2、Caspase 3通路有关;4.线粒体MPTP功能测试结果显示,缺氧时PC12细胞线粒体MMP下降,而红景天苷及CsA均能减小缺氧时PC12细胞线粒体MMP的下降,ATR能够上调线粒体膜电位。线粒体Ca~(2+)浓度测试结果显示,缺氧组细胞内Ca~(2+)浓度极显着高于对照组;MPTP阻断剂CsA能够降低细胞内Ca~(2+)浓度;MPTP激动剂ATR能够升高细胞内Ca~(2+)浓度;红景天苷各剂量组有效的抑制了细胞Ca~(2+)浓度的升高,并呈现一定的剂量依赖性。说明,红景天预干预具有保护缺氧PC12细胞线粒体MPTP的作用。结论缺氧会引起小鼠脑组织生理、生化改变,脑细胞结构明显破坏,学习记忆功能明显受损,线粒体结构和功能也明显受损;而红景天预给药及缺氧“预适应”,均能够抑制缺氧对小鼠脑的损害。而且,红景天预给药对缺氧脑损伤的保护作用,主要是通过抑制脑细胞线粒体膜转运孔MPTP的开放,阻止线粒体膜电位变化及线粒体膜内外Ca~(2+)离子浓度的差别,升高Bcl-2表达,降低caspase3表达,抑制神经元细胞凋亡的发生来抵抗缺氧损伤,该保护机制与缺氧“预适应”对缺氧脑损伤的线粒体保护机制类似。
高钰琪, 孙秉庸[3]2003年在《高原缺氧习服的研究进展》文中认为平原人进入高原后,机体在神经-体液调节下发生一系列可逆的和非遗传性的代偿适应性变化,以适应高原缺氧环境,这个过程称为习服。进入高原后,机体从组织、细胞对氧的感受、信号转导以及由此介导的红细胞增生、毛细血管密度增加、能量代谢调整等多个方面、多个层次进行调整,以习服于高原缺氧环境。HPV钝化是高原缺氧习服的重要功能表型之一。王迪浔等人的研究表明,缺氧习服过程中的HPV钝化与PASMC表型变化、钾离子通道(Kv、Kca和KATP)改变、COX-2基因表达改变,以及PAEC中NOS、PDGF-β基因表达等多种因素有关。适度的红细胞增多是高原缺氧习服的机制之一。研究发现,动物缺氧早期,血浆EPO显着增高,30天后回落,但此时红细胞继续增多,提示有EPO以外的因素参与。缺氧时骨髓细胞EPO受体表达升高,EPO受体阳性细胞增加,受体与EPO的亲和力在缺氧早期也增大。毛细血管密度增加是在组织水平上对高原缺氧环境习服的重要机制之一。我们研究发现,单纯缺氧时骨骼肌毛细血管未发生增生,心肌和脑组织毛细血管发生增生,提示在缺氧习服过程中,组织功能的需要决定毛细血管是否增生,VEGF及其受体参与了毛细血管的增生过程。我们的研究表明,通过调节葡萄糖转运体的基因表达以及活性促进葡萄糖摄取,强化糖代谢,优先利用葡萄糖,是机体对缺氧习服的重要环节之一。在高原缺氧习服中,脑组织线粒体基因表达可在转录和翻译两个水平上发生变化,翻译活性的改变更明显,从而影响呼吸链酶的合成。缺氧时线粒体氧化磷酸化效率降低,早期主要表现在无效氧耗增加,随着缺氧时间的延长,无效氧耗则降低,线粒体功能逐步改善,但不能完全恢复平原状态。近年来的研究提示,氧感受器—信号转导—缺氧相关基因表达途径在缺氧习服机制中具有重要作用。有关氧感受器的本质、分布、信号转导机制、相关基因的表达调控,及其表达产物在缺氧习服中的作用等有待深入研究。机体对高原缺氧环境的习服不是某几个系统功能代偿的结果,而是由多个系统和器官,各种组织、细胞代谢调整共同参与的整体综合反应,影响高原缺氧习服的因素很多,长期以来缺乏客观评价习服程度的标准。我们通过研究,将高原缺氧习服分为初步习服、基本习服和完全习服,并提出了依据习服时间、基础生理指标(呼吸次数、血压、脉率、红细胞计数、血红蛋白)和体能评价指标(VO2max和1000m跑成绩)评价高原缺氧习服程度的标准。除了阶梯习服、适应性运动锻炼、药物和营养制剂外,近年来的研究表明,缺氧预适应、在高原适当运动、药物和促习服因子等,可以有效促进高原习服。大鼠在模拟高原中进行一定量的体力活动,可显着促进骨骼肌毛细血管增生,增加组织血流量和氧分压,显着增强心功能。动物经重复缺氧预处理后对缺氧的耐受能力显着增强,预缺氧复合锻炼可促进人体对高原缺氧环境的习服。有关预缺氧的作用机制尚不清楚,除了HIF调控的多种蛋白质外,预缺氧还可以诱导某些新的蛋白质出现。Qi等人报道,缺氧可使离体培养的少突胶质细胞产生一种新的具有抗缺氧作用的蛋白质。吕国蔚等报道,重复预缺氧可诱导小鼠脑组织中生成某种能增强缺氧耐受性和具有细胞保护作用的生物活性因子。
范有明[4]2003年在《低压缺氧晚期预适应对小鼠海马保护作用及其机制研究》文中研究说明随着海拔高度的增加，大气压降低，氧分压随之下降，低压缺氧成为危害机体机能活动的主要因素。中枢神经系统极度依赖有氧氧化提供能量。低压缺氧首当其冲地威胁其机能活动，甚至生存，成为制约机体适应高原环境的主要因素。如何防治高原低压缺氧神经损伤、增强神经元耐受低压缺氧能力是高原医学面对的重大问题。预适应是生物界中普遍存在的生物自我保护机能。预先给予机体一个轻、中度的短暂刺激，间隔一段时间后，机体适应能力增强，能耐受更加严重持久的刺激。我们推测，如果预先给予机体短时间的中度低压缺氧预处理，同样能够诱导神经元产生低压缺氧预适应，减轻低压缺氧对神经元的损伤作用。晚期预适应可能是通过基因及蛋白表达的变化得以实现的，弄清楚这些基因和蛋白，对于阐明低压缺氧预适应的机制和提高低压缺氧习服适应能力具有重要意义。本课题就这一问题进行了研究。课题共分叁部分，在第一部分，观察了低压缺氧预处理(Hypobaric hypoxic pretreatment, HHP)对小鼠海马神经元的保护效应。将近交系BABL/C小鼠放入减压舱，模拟海拔7000米高度减压2.5小时/天，共叁次。第叁次减压毕36小时后，观察严重低压缺氧(12000米4小时)，严重缺血(双侧颈总动脉阻塞18分钟)，低压缺氧合并缺血(结扎右侧颈总动脉后，低压缺氧8000米4小时)及培养海马组织缺氧缺糖(Oxygen Glucose deprivation，OGD)对低压缺氧预处理及正常对照小鼠海马神经元的损伤情况。结果发现，7000米2.5小时低压缺氧预处理对小鼠海马无显着损伤，但能够诱导小鼠海马神经元产生晚期预适应，显着增强海马神经元耐受严重低压缺氧、严重缺血、低压缺氧合并缺血以及缺氧缺糖损伤的能力。在这一部分，成功建立了低压缺氧晚期预适应小鼠动物模型。在第二部分，应用SMART PCR cDNA合成和抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization, SSH)技术探索了低压缺氧晚期预适应小鼠海马基因表达的差异。建立小鼠低压缺氧晚期预适应模型后，提取海马总RNA，SMART PCR 合成cDNA，经抑制消减杂交，建立消减cDNA文库。随机挑取文库单克隆，用反向Northern杂交，分别对来自于正、反向文库的452个和74个克隆进行了筛选。用消减探针杂交，对照组有85个克隆的OD值大于预适应组2倍以上，预适应组有217个克隆的OD值大于正常对照组2倍以上。用未消减探针杂交，正常对照组有44个克隆的OD值大于预适应组2倍以上，预适应组有135个克隆的OD值大于正常对照组2倍以上。将其中的33个克隆片段测
黄丽英[5]2003年在《间歇低氧训练对大鼠氧化应激及其低氧适应机制的研究》文中研究说明为了探讨间歇低氧训练对大鼠氧化应激及其低氧适应的机制，本文从细胞水平、分子水平以及基因水平进行实验研究。 实验中选用鼠龄为8wk的纯系SD雄性大鼠120只，随机分成叁大组：常氧组(N)、急性低氧组(AH)和慢性间歇低氧组(IH)。其中N又分为：常氧安静组(NC)和常氧训练组(NT)；AH又分为：急性低氧安静组(AHC)、急性低氧运动组(AHE)和急性低氧训练组(AHT)；IH又分为：间歇低氧安静组(IHC)和间歇低氧训练组(IHT)。本实验采用美国Hypoxico公司制造的常压-低氧舱，以氧分压为14.5％(相当于模拟海拔3000m高度)和12.6％(相当于模拟海拔4000m高度)的两种低氧条件，因此，叁大组共设计12小组进行实验，每小组大鼠10只。NT和AHT大鼠每天在坡度为0的动物跑台上以25m／min的速度跑步训练1h、5d／wk，共4wk。IH大鼠每天进低氧舱低氧应激12h，共4wk，其中IHT大鼠除每天进舱低氧应激12h外，还在舱外以25m／min的速度跑步训练1h、5d／wk。大鼠处死前，AH和IH大鼠于低氧舱作12h的一次性低氧应激(其中AHE大鼠在处死前一天进行1h、25m／min的跑步运动)。 采用透射电镜技术从细胞核、线粒体、肌原纤维、心肌闰盘(心肌细胞之间的连接)和毛细血管等五个方面观察大鼠心肌细胞超微结构在低氧适应过程中的变化。结果表明，急性低氧(AH)应激后大鼠心肌细胞超微结构受到损伤，再加急性运动(AHE)其损伤更严重。在常氧环境下进行4wk运动训练后再到低氧环境(AHT)，发现大鼠心肌损伤程度较未训练组(AH和AHE)减轻。同时观察到大鼠在海拔4000m低氧环境中心肌损伤较3000m严重，4000mAHE心肌损伤最严重，其细胞核有固缩现象，线粒体嵴断裂消失，出现大片空白区，肌原纤维断裂，毛细血管及小血管结构有明显损伤，间质毛细血管内皮细胞肿胀严重，心肌细胞闰盘损伤也较严重。经过慢性间歇低氧和运动训练适应4wk后，3000m组大鼠心肌超微结构损伤基本恢复，而且毛细血管有改善现象，表现为内皮细胞内小泡有所增加，细胞器(粗面内质网)清晰可见，说明氧运输能力加强，物质华东师范大学博士学位论文中文摘要交换加快。而4000m组，肿胀破损及大量空泡等现象仍未恢复到常氧组水平，提示此时心脏功能有失代偿现象。尽管400Om组(IH)4wk后仍未恢复到正常，但与急性组(AH)比较，心肌损伤程度己减轻，表明海拔400Om间歇低氧训练 (IHT)4wk后心肌产生部分代偿适应。以上研究结果表明:l)急性低氧可造成心肌超微结构的损伤;急性运动后进入急性低氧应激，导致心肌损伤加重，其原因是运动缺氧损伤和低氧损伤双重作用的结果。海拔4000m缺氧损伤较3000m严重，可见低氧造成心肌超微结构的损伤与低氧应激的程度有关，氧分压越低，损伤的程度越重。2)经过4wk的运动训练后再进行急性低氧应激，心肌的损伤减轻。提示长期参加运动训练可减轻低氧环境心肌的损伤。3)间歇低氧适应后能够减轻因低氧引起的心肌线粒体肿胀、线粒体峭断裂、消失，能维持线粒体等超微结构和形态的正常，海拔3000m组较4000m组有明显改善。4)经过4wk海拔3000m的间歇低氧适应后，心肌超微结构的损伤能恢复至正常，加上运动训练的适应，心肌有改善现象，提示心肌功能可能增强，进一步表明，海拔3000m的低氧应激所导致心肌超微结构的损伤是可逆性的;而海拔4000m的缺氧加运动负荷的刺激，由于缺氧程度严重，心肌只有部分代偿，部分失代偿，提示可能产生不可逆性损伤，其恢复情况值得更长时间观察。5)适宜的间歇低氧(3000m)与运动训练适应导致线粒体晴致密，基质电子密度增高，毛细血管小泡增加，提示氧运输能力加强，线粒体氧化磷酸化能力增强，合成ATP的能力提高。 从以上心肌细胞形态学研究发现，急性低氧应激后线粒体结构受到损伤，而慢性间歇低氧应激后则表现为代偿(300Om)或部分代偿(400Om)。为了解线粒体功能代谢的变化，实验采用荧光(Fura一2钙荧光染料)技术和生物发光技术分别测定心肌、肝脏和骨骼肌线粒体CaZ斗浓度和心肌线粒体ATP含量，并用分光光度法测定心肌线粒体ATP酶活性。结果表明:急性低氧应激后线粒体游离C扩十浓度、ATP含量和ATP酶活性下降，经过4wk的3000m间歇低氧适应后以上指标呈上升趋势，与运动训练相结合(IHT)其上升更明显，而4000m组则呈下降趋势。为进一步了解低氧时的物质能量代谢，对血乳酸和血糖进行了测定。结果表明:急性低氧应激后血乳酸明显上升，经过间歇低氧训练适应后再进行急性低氧应激，血乳酸上升程度减低，提示依赖糖酵解产能降低，能量代谢产生了适应。实验结果说明氧分压越低，线粒体钙离子转运功能下降和能量代谢障碍越明显;间歇性低氧训练能提高线粒体钙离子转运功能，并使能量代谢得到改善。低氧的适应性表现在利用氧和运输氧的能力提高。本实验采用EUSA技术定量测定了血清促红细胞生成素(Epo)和自动生化分析技术定量测定血红蛋白(Hb)，并直接在显微镜下做红细胞计数。结果表明，300Om间歇低氧训练适应后RBC华东师范大学博士学位论文中文摘要计数、EPO和Hb上升，提示间歇低氧训练后氧运输能力、肌肉利用氧的
邓昌磊[6]2010年在《人工富氧环境对急进高原缺氧防护作用的实验研究》文中提出随着科技的发展和军队远距投送能力的增强,人们由平原进入高原的速度明显加快,尤其是飞行员、考察或旅游等乘飞机进入高原的人群,不仅会在几个小时内突然暴露于高原低压缺氧环境,机体出现急性高原缺氧,而且需要马上展开工作或次日又要投入飞行,如何保障他们的工作能力和战斗力成为人们关注的热点。权威且成熟的高原阶梯习服和预缺氧训练等措施,由于耗时较长,不适用这种情况。高原供氧则可以通过提高吸入气氧浓度,增加氧分压,改善人体高原缺氧状况,并且具有高效、速效的特点,是急进高原人员较理想的缺氧防护措施。目前采用的高原供氧方式以鼻饲供氧为主,该方法具有节氧、节能的特点,但吸入气氧浓度波动大,而且对鼻黏膜有强烈刺激,舒适性差,影响夜间睡眠。高原富氧室则是通过弥散供氧方式增加室内空气氧浓度来提供人工富氧环境,由于不需佩戴任何吸氧装置,尤其适用于飞行员等,不仅要保证其供氧效果,更要保证其夜间休息和睡眠质量,维持机体体能与功效,确保次日飞行驾驶安全的人群。采用弥散供氧方式的供氧防护效果是肯定的,但由于缺乏针对不同高度和人群的适宜供氧水平、供氧时间等相关研究,至今没有权威的供氧标准和规范,而且目前国内科研多以高压或液氧储气瓶作为富氧室的氧源,这远远不能满足富氧室长时间使用的要求,急需研制出适合高原富氧室使用,可持续、大量弥散供给富氧气体的供氧系统。为此,本文根据西藏自治区高原弥散供氧系统研究和空军高原供氧建设项目的要求和委托,开展了不同供氧水平和供氧方式富氧环境对大鼠急性高原肺水肿防护效果的实验研究。并研究提出了在海拔3500m高原,急进第一天飞行员供氧防护供氧浓度为25%±0.5%〔吸入气氧分压(75±2)mmHg,生理等效高度(2200±150)m〕的标准,并以分子筛变压吸附制氧技术为基础,研制了高原分体式弥散供氧系统,建立了高原富氧室,然后通过人体高原现场实验,对符合该标准富氧室的供氧防护效果进行了评估。研究结果为高原富氧室的推广提供了应用研究基础,为西藏自治区高原弥散供氧系统的技术鉴定和空军高原供氧建设提供了医学实验依据。方法1.动物实验50只雄性Wistar大鼠随机分为地面对照组(C)、缺氧组(H)及富氧组1(OⅠ)、富氧组2(OⅡ)、富氧组3(OⅢ),每组l0只。除C组外,各实验组均以10m/s的速度上升至气压高度6000m,上升同时H组输入空气,OⅠ组和OⅡ组分别输入氧浓度35%和30%的富氧气体,OⅢ组则每4h空气与35%富氧气体交替输入,流量均为7L/min。24h后实验舱下降至地面,处死大鼠,取左肺测含水率,右肺前叶进行病理切片观察,右肺中后叶分别检测肺组织匀浆中的内皮素-1浓度和一氧化氮合酶活力。2.高原现场人体实验研制高原分体式弥散供氧系统,并利用该系统在海拔3500m高原建立氧浓度25.49%±0.26%富氧室(生理等效高度约2100m)。将18名世居平原人员分为平原组(P)、缺氧组(H)和富氧组(O)各6人。P组不进入高原,O组和H组人员乘飞机到达高原后,首先在未供氧情况下记录2组受试人员的心率和SaO2。晚22时至次日9时2组人员分别进入富氧室和普通房间休息,通过睡眠监护仪对受试人员休息期间的SaO2、脉搏波和手动信号进行监测。高原实验同时对P组各项数据在平原进行监测。监测结束后填写睡眠质量调查问卷。结果1.动物实验大鼠肺含水率C组最低(0.80%±0.006%, P<0.01),H组最高(0.83%±0.010%, P<0.01),3个供氧组居中,其中OⅢ组以0.81%±0.007%显着低于OⅠ组和OⅡ组(P<0.05)。一氧化氮合酶活力C组最高〔(1.49±0.24) U/mgpro, P<0.01〕,H组最低〔(0.78±0.28) U/mgpro, P<0.01〕,与H组比较,OⅠ组和OⅢ组NOS活力较强〔(1.06±0.17)mgpro,(1.09±0.20) mgpro, P<0.01〕,OⅡ组差异无显着性。内皮素-1浓度各组间差异无统计学意义。病理结果表明各实验组出现了不同程度肺水肿表现,由重至轻依次为H组、OⅡ组、OⅠ组、OⅢ组。2.高原现场人体实验O组供氧后SaO2为92.3%±1.0%,显着高于供氧前的82.9%±4.2%和H组的79.3%±5.9%(P<0.01),但低于P组的97.3%±0.8%(P<0.05)。睡眠期间呼吸紊乱低通气指数由低至高依次为P组、O组和H组(P<0.05)。心率在O组供氧前后及H组间无显着差异,但均高于P组(P<0.01)。心率变异性分析结果O组和H组的LFn和LF/HF分别为(89.3±2.9) ms2、9.4±2.8和(90.2±1.8) ms2、9.9±1.9,组间无明显差异,但均显着高于P组的(85.8±2.9)ms2和6.4±1.4(P<0.05),同时HFn明显降低。睡眠调查结果显示睡眠质量主观感觉P组最好,O组次之,H组最差。结论在6000m停留24h后大鼠出现了高原肺水肿。氧浓度接近35%富氧环境(生理等效高度约2500m)能够有效预防该肺水肿,而氧浓度30%左右的富氧环境(生理等效高度约3500m)防护效果一般。另外,4h间断供给含氧35%气体同样可以有效预防大鼠在6000m出现的高原肺水肿。如果经过进一步研究能够证实该结论,可以据此制定急进高原人员每天进入富氧室的必要时间,既预防高原病又不影响户外活动。利用我们研制的高原分体式弥散供氧系统在海拔3500m地区成功建立了生理等效高度约2100m的富氧室。该富氧环境能够有效缓解急进高原人员第一天的缺氧反应,提高睡眠质量。同时我们也观察到供氧后O组心率和交感神经兴奋性还处于较高水平,说明人体仍然在进行活跃的代偿反应,仍然在高原习服的进程中。据此,我们认为,一定氧浓度人工富氧环境的应用与高原习服并不矛盾,甚至可以按照个人进入高原的时间长短和习服情况适当调整富氧室氧浓度,既有效对抗缺氧又促进高原习服。
孙瑞娟, 马涛, 冯雪莲, 杜生明[7]2009年在《突出我国特色,面向重大需求——国家自然科学基金重大项目“高原低氧高寒损伤与适应机制研究”顺利结题》文中提出我国高原地区幅员广阔,是涉及国家战略资源和国家安全的重要地区。而高原低氧高寒环境影响这一地区的经济与国防建设,迫切需要开展有关研究。国家自然科学基金委员会着眼我国高原医学研究特色和国家重大需求,在2003年启动了由军事医学科学院和中国科学院上海生命科学院联合主持的重大项目"高原低氧高寒损伤与适应机制研究"。该
冯荣芳[8]2003年在《代谢型谷氨酸受体参与脑缺血耐受诱导及其机制探讨》文中研究表明谷氨酸受体（glutamate receptors, GluRs）是脑内广泛存在的受体，可分为离子型和代谢型两大类。离子型谷氨酸受体包括NMDA受体、AMPA受体、海人藻酸受体叁种亚型。关于代谢型谷氨酸受体（metabotropic glutamate receptor, mGluRs），已克隆出8种亚型，分别为mGluR1, mGluR2, mGluR3, mGluR4, mGluR5, mGluR6, mGluR7, mGluR8。根据氨基酸的序列相似性，信号转导机制及激动剂的选择性不同，可将这些mGluRs分为G-Ⅰ（mGluR1/5）、G-Ⅱ（mGluR2/3）和G-Ⅲ（mGluR4/6/7/8）叁组。这些受体被其配体谷氨酸和门冬氨酸激活后，通过不同的细胞内信号传导系统，参与体内众多的生理和病理过程。近年来，这些受体，特别是离子型谷氨酸受体在脑缺血耐受（brain ischemic tolerance, BIT）诱导中的作用引起各国学者的关注，已发现NMDA受体在一定程度上参与BIT的诱导。但是，关于mGluRs是否参与BIT诱导尚未见确切报道。国外学者曾在沙土鼠全脑缺血模型中，运用免疫组化方法研究发现，G-Ⅰ组mGluRs在单纯全脑缺血模型和BIT模型中的表达有微弱差别，提示mGluR1/5可能参与BIT的诱导，但尚无其它更确切的实验依据。而关于G-Ⅱ组mGluRs是否参与BIT的诱导，国内外文献尚未见报道。鉴于mGluRs在脑内广泛存在，且类型众多，对神经元可塑性、兴奋性以及细胞膜离子通道（如钙通道等）功能的广泛影响，有理由推测其在BIT的诱导中可能发挥作用。因此，本研究的目的在于确定mGluRs在BIT诱导中的作用，为最终阐明BIT的形成机制提供依据。1 mGluRs参与BIT诱导并影响GFAP表达采用大鼠四血管闭塞全脑缺血模型，应用硫堇染色法和免疫组化SP法，观察mGluR1/5阻断剂(s)-4-carboxy-3-hydroxy-phenylglycine（(s)-4C3HPG）和mGluR2/3阻断剂α-methyl-(4-tetrazolyl-phenyl) glycine (MTPG)对BIT诱导和胶原纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic
刘春景[9]2015年在《氯化钴预处理对全脑缺血再灌注大鼠SDF-1α/CXCR4表达及细胞凋亡的影响》文中认为目的观察大鼠全脑缺血再灌注后不同时间点海马区趋化因子-1α(SDF-1α)及其受体CXCR4的表达和细胞凋亡的变化规律,以及氯化钴(Cocl2)缺氧预处理对其的干预作用,探讨氯化钴对脑缺血再灌注的保护机制。方法采用改良的Pulsinelli四血管阻断法制备大鼠全脑缺血再灌注模型,将180只雄性SD大鼠随机分为假手术组(sham组)、全脑缺血再灌注组(模型组,GI组)、缺氧预处理组(HPC组)。缺氧预处理组于制作模型前2h、24h、48h腹腔注射氯化钴溶液(30mg/kg)。各组大鼠分别于缺血再灌注6h、12h、24h、48h、72h、7d 6个时间点观察,每个时间点10只?各组大鼠于各观察点处死后分离鼠脑取得脑组织制备石蜡切片,运用HE染色光镜下观察脑组织病理学改变,原位末端标记法(TUNEL)观察海马区凋亡神经元,免疫组化法观察海马区SDF-1α、CXCR4阳性神经元的表达?显微镜下计数脑内TUNEL染色阳性的凋亡神经元数及表达SDF-1α、CXCR4的阳性细胞数。所得观测值以EXCEL数据库整理后使用SPSS17.0统计学软件包进行数据分析,所得数据用x±s(均数±标准差)表示,组间差异比较采用单因素方差分析,两两多重比较采用SNK检验。结果1假手术组大鼠在海马区偶见SDF-1α阳性细胞表达。模型组海马区于脑缺血再灌注后各时间均可见明显的SDF-1α阳性表达,且随时间延长表达逐渐增加,7d时仍有较高的阳性表达。缺氧预处理组再灌注在相同时间点观察海马区SDF-1α的阳性细胞表达均高于模型组,差异有统计学意义(P<0.05)。与假手术组比较,模型组及缺氧预处理组各时间点SDF-1α阳性表达均增高,差异有统计学意义(P<0.05)。2假手术组大鼠海马区可见少量CXCR4阳性细胞表达。模型组脑缺血再灌注后各观察点海马区CXCR4阳性表达均明显增加,随再灌注时间延长出现先增加后降低的变化趋势,再灌注7d时仍在高水平表达。与模型组相比较,缺氧预处理组缺血再灌注后各个观察点海马区CXCR4的阳性细胞表达均高于模型组,差异有统计学意义(P<0.05)。与假手术组比较,模型组与缺氧预处理组各时间点CXCR4阳性表达均明显增高,差异有统计学意义(P<0.05)。3假手术组海马区有极少TUNEL染色阳性神经元表达。模型组和缺氧预处理组缺血再灌注后各时间点海马区均可见明显的TUNEL染色阳性神经元,随再灌注时间延长凋亡阳性神经元呈现先升高后下降的趋势,7d凋亡神经元仍有较高的阳性表达。各时间点缺氧预处理组海马区TUNEL染色阳性神经元数量较模型组明显减少,差异有统计学意义(P<0.05);与假手术组比较,模型组与缺氧预处理组各时间点TUNEL染色阳性神经元表达均增高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论1全脑缺血再灌注可造成神经细胞损伤,发生细胞凋亡,氯化钴预缺氧处理能够减轻大鼠全脑缺血再灌注后的细胞凋亡?2脑组织缺血再灌注后SDF-1α、CXCR4表达增加,氯化钴缺氧预处理能明显上调该生物轴的表达。3氯化钴缺氧预处理能够减少大鼠神经细胞凋亡,减轻缺血再灌注损伤,有利于神经功能的恢复,其机制可能与增加大鼠海马区SDF-1α、CXCR4的表达有关?
高巍[10]2009年在《增氧仪对严重急性低压缺氧的防治作用及相关机理研究》文中研究说明一、目的:本研究使用低压氧舱模拟高原严重低压缺氧环境,造成兔的急性低压缺氧损伤,从而研究增氧仪对严重急性高原低压缺氧损伤的防护作用及其相关机理,力求探索新的抗缺氧方法,促进高原医学研究,提高我军高原作战能力。二、方法:1.增氧仪原理及主要性能:增氧仪由第四军医大学生物医学工程系研发,获国家专利(专利号: ZL 03262498.0),由北京汇龙新技术有限公司生产提供。其增氧原理为:氧分压等于空气总压乘以氧气百分含量,当氧气百分含量不变,增氧仪通过压缩气体即可提高吸入气空气总压强,从而提高氧分压,进一步可以提高潮气量、分钟通气量、气体交换率和弥散率,最终改善机体缺氧。增氧仪整个设备重370g,大小152mm×79mm×34mm,仪内气流压力是35mmH_2O,气流流速是50 L/min,风扇转速为12 m/s,电池可以持续工作超过10h并可以反复充电300次。2.动物分组: 30只体质量为2.5±0.2kg的雄性新西兰大白兔(第四军医大学动物中心提供)依据实验要求随机分为3组,每组10只。对照组(C)暴露在海拔400m(西安市的平均海拔高度)不佩戴增氧仪;急性低压缺氧组(H)暴露在模拟海拔8500m环境3h,不佩戴增氧仪;急性低压缺氧仪防护组(P)暴露在模拟海拔8500m环境3h,佩戴增氧仪,实验时间均为195min。3.检测指标:所有模拟高原缺氧的实验组动物分别采集入低压舱前以及到达预设的模拟海拔高度后0.5、1、2、和3h的血样进行动脉血气分析,记录PaO_2和SaO_2。动物在处死前抽取静脉血10ml,低温离心,分离血清,取不溶血血清样品-70℃冰箱保存,用来检测心肌酶谱乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、心肌型肌酸激酶同功酶(CK-MB)活性,以及血清中TNF-α、乳酸(D-lactate)、MDA和SOD、CAT、GSH-Px活性。实验动物完成急性低压缺氧暴露处死后,立即解剖摘取右侧肺脏,行支气管肺泡灌洗,从气管注入30ml生理盐水,反复叁次,得到支气管肺泡灌洗液(BALF);采用考马斯亮蓝法测定BALF与血清中蛋白浓度之比,即为肺通透性指数。另取左肺与左侧大脑半球,滤纸吸干水分后称重(湿重),并将其置于60℃干燥箱内烘烤72h后再次称重,计算肺、脑含水量。取少许心、脑皮质、肺脏相同部位组织,生理盐水清洗干净,分别置于10%中性福尔马林液或5%戊二醛中固定,制作光镜病理切片和制备电镜标本,用来观察各器官的组织病理学改变。另取家兔心、脑、肺脏相同部位组织,用生理盐水洗叁次,清除残血,之后用滤纸吸干,各取0.5g制备10%组织匀浆,用于检测组织中MDA含量和SOD、CAT、GSH-Px活性以及脑、肺组织髓过氧化物酶(MPO)活力、NO含量、脑和心肌组织Na~+ K~+-ATPase活力以及肺组织的TXB2和6-keto-PGF1α含量。三、结果:增氧仪能显着提高严重急性低压缺氧各时间点PaO_2和SaO_2,暴露于严重急性低压缺氧3h后,增氧仪能明显缓解肺和脑组织含水量,减轻肺、脑、心肌组织缺氧性病理损害,显着降低血清、肺、脑MDA含量及提高SOD、CAT、GSH-Px活性,减少血清TNF-α、乳酸的过量释放,缓解MPO水平在肺、脑组织的升高,提高血氧时脑和心肌组织Na~+ K~+-ATPase的活性,减少肺组织的TXB2/6-keto-PGF1α释放比值和心肌酶谱等指标改变。四、结论:1.增氧仪能显着提高不同海拔高度各时间点受试动物的PaO_2和SaO_2,有效减轻肺和脑组织的含水量,减少肺组织的TXB2/6-keto-PGF1α释放比值,减轻肺组织缺氧性病理损害,对低压缺氧具有明显的预防和保护作用。2.其作用机制与增氧仪显着增加吸入气O_2含量,改善抗氧化酶活性,有效减轻脂质过氧化损伤,调节组织微血管收缩/舒张因子的释放比例,减少炎症反应有关。
参考文献：
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[10]. 增氧仪对严重急性低压缺氧的防治作用及相关机理研究[D]. 高巍. 第四军医大学. 2009