2019年诺贝尔生理学或医学奖对高原医学研究的启示:从氧感知通路的新发现谈未来高原医学研究的机遇

2019年诺贝尔生理学或医学奖获得者哈佛医学院的威廉·凯林(William G.Kaelin)、牛津大学的彼得·拉特克利夫(Peter J.Ratcliffe)和霍普金斯大学的格雷格·塞门扎(Gregg L.Semenza)教授对氧感知通路的新发现,使得人体如何感受氧浓度的奥秘从分子水平上破解,继而机体在氧不足环境下的适应及不适应机制被进一步阐明。本文简要解读氧感知通路的相关内容及我国在这个领域的研究简况。

2011亚太地区高原医学会议

由亚太地区高原医学协会（APSMM）主办,青海大学高原医学研究中心承办的＂2011第二届APSMM大会＂,将于2011年8月20日-23日在青海省西宁市举行。大会将致力于为亚太地区从事高原医学研究的科学工作者及研究机构搭建学术、技术自由交流的平台,届时将有来自中国、美国、印度、日本、尼泊尔、澳大利亚、韩国、瑞士等国家和国内的知名专家参加。会议以＂环境、遗传与健康＂为主题,重点讨论高原适应的遗传学机制,将从基因组学、蛋白组学、分子生物学的最新进展、最新方法展开交流。

高原低氧暴露下海马中M1AChR表达对雄性大鼠学习和记忆的影响

目的 考察高原低氧暴露下海马中毒蕈碱型乙酰胆碱受体M1(muscarinic acetylcholine receptor M1,M1 AChR)表达对雄性大鼠学习和记忆的影响。方法 将大鼠随机分为常氧对照组(NC组)、常氧组(N组)、低氧组(H组)和低氧+TAK-071组(HT组)。采用定位巡航实验和空间探索实验分别考察大鼠的学习和空间记忆能力;采用苏木素-伊红染色(hematoxylin-eosin staining,H&E)技术观察大鼠额叶和海马的组织形态;采用免疫组织化学(immunohistochemical,IHC)染色和蛋白质印迹(Western Blot,WB)技术测定大鼠海马组织中M1 AchR的蛋白表达水平;采用荧光定量PCR(quantitative PCR,qPCR)技术测定大鼠海马组织中M1 AchR和叉头框蛋白P2(forkhead box protein P2,FOXP2)的基因表达水平。结果 经过Morris水迷宫(morris water maze,MWM)训练后,大鼠海马组织中M1 AChR的蛋白总体表达水平明显降低(P<0.05),但在海马CA1区、CA3区显著增加(P<0.05)。低氧环境会明显改变大鼠在定位巡航实验中的表现:逃避潜伏期时长增加;明显改变大鼠在空间探索实验中的表现:在目标象限的停留时间减少(P<0.05)。激活M1AChR后,大鼠海马组织中因低氧增加的M1 AChR明显降低(P<0.05)。结论 激活M1 AChR可以改善高原低氧对雄性大鼠的记忆损伤,减缓记忆衰退进程;对学习改善无影响。推测M1 AChR在雄性大鼠认知功能中的作用可能是保持已有记忆。

高原低氧对雄性大鼠学习记忆及其额叶中的NR2A、P-NR2A、P-NR2B表达影响

目的探讨高原低氧对雄性大鼠学习记忆及其额叶中的NR2A、P-NR2A、P-NR2B表达影响。方法将48只SPF级的SD大鼠随机分为常氧组(分为1D组、5D组、12D组)和低氧组(分为1D组、5D组、12D组),共6组(8只/组)。通过水迷宫法评价雄性大鼠学习记忆能力,HE染色法观察额叶组织神经细胞形态,Western Blot法检测NR2A、P-NR2A、P-NR2B表达情况。结果水迷宫实验结果显示,随着训练次数的增加,大鼠发现平台的路程逐渐缩短;随着遗忘时间延长,大鼠穿越平台目标象限的次数减少。HE染色实验结果显示,各组额叶神经细胞结构形态完整,常氧组与低氧组神经细胞形态结构及数量无显著差异。在相同时间点与常氧组比,低氧组的NR2A在第一、五天的表达明显升高,在第十二天降低,差异有统计学意义(P<0.05);低氧组的P-NR2A、P-NR2B表达均明显升高(P<0.05)。结论低氧对雄性大鼠学习记忆能力均有一定程度的损害,可能机制是下调NR2A蛋白,上调P-NR2A蛋白,P-NR2B蛋白表达。

2011亚太地区高原医学会议

由亚太地区高原医学协会（APSMM）主办,青海大学高原医学研究中心承办的＂2011第二届APSMM大会＂,将于2011年8月20日-23日在青海省西宁市举行。大会将致力于为亚太地区从事高原医学研究的科学工作者及研究机构搭建学术、

青海地区汉、藏族青年^(18)F-FDG PET/CT棕色脂肪显像差异性及高原适应机制分析

目的初步探讨青海地区汉、藏族青年^(18)F-FDG PET/CT棕色脂肪显像差异性,并行高原适应机制分析。方法选择健康藏、汉两族青年人,分别于寒冷刺激前后行^(18)F-FDG PET/CT扫描,测量棕色脂肪SUV max和体积等指标。并将所有受检者寒冷刺激前后棕色脂肪PET/CT显像情况与各指标进行相关性分析。结果 1.所有受检者PET/CT棕色脂肪SUV max均不同程度增高,两民族间寒冷刺激前后比较,汉族△SUVmax为4.48±1.46,藏族为7.74±2.05。棕色脂肪体积汉族为7.62±3.20 cm3,藏族为12.93±3.63 cm^3,藏族显著高于汉族,差异具有统计学意义(P<0.05)。2.汉、藏受检者寒冷刺激前后棕色脂肪PET/CT显像情况与各指标进行相关性分析结果示,棕色脂肪△SUVmax与体重指数、体脂含量呈负相关(P<0.05)。结论藏族受检者棕色脂肪活性和体积高于汉族可能是藏族具有较强高原适应力的生理基础之一。

移居青海高原汉族HIF-1α基因rs11549467多态性与慢性高原病易感性

目的探讨移居青海高原汉族HIF-1α基因rs11549467单核苷酸多态性与慢性高原病(chronic mountain sickness,CMS)易感性。方法收集移居青海高原汉族CMS男性患者和体检健康男性各120例,采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)法检测HIF-1α基因rs11549467位点多态性,基因突变者采用测序验证,分析其与CMS的易感性。结果 HIF-1α基因rs11549467位点存在G、A两个等位基因和GG、GA两种基因型,病例组和对照组各基因型及等位基因频率比较均无显著性差异,P>0.05。结论移居青海高原汉族人群HIF-1α基因rs11549467位点基因多态性可能与CMS易感性无关。

高原低氧环境对肠道菌群影响的研究进展

肠道菌群的动态平衡是维持人体健康的重要标志之一。环境是影响肠道菌群组成多样性和丰度的重要因素,肠道菌群可以通过改变其组成来适应环境的变化。世代生活在低氧环境下的人群会发生特定基因的改变,从而会影响肠道菌群的多样性和丰度。高原低氧环境与肠道菌群之间相互联系的研究对低氧环境人群的健康具有重要意义,目前关于低氧环境对于肠道菌群组成影响的具体作用机制研究未见报道。本文重点综述高原低氧环境下人体肠道菌群的变化及其可能原因的研究进展,以期为后续研究提供参考。

铁稳态在高原低氧性肺动脉高压中的研究进展

高原低氧性肺动脉高压是机体暴露高原极端环境时发生的复杂的病理生理及临床综合征,也是低氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension)中的重要类型之一,严重者可引起右心衰竭甚至过早死亡,因此是危害高原居民及急进高原者健康的主要疾病之一。包括高原低氧性肺动脉高压在内的低氧性肺动脉高压确切发病机制仍未完全明确,目前尚缺乏用于干预、治疗低氧性肺动脉高压的有效药物。近年来研究显示,各类型的肺动脉高压患者中普遍存在铁缺乏现象,且铁一方面通过调控低氧诱导因子的活性,影响其靶基因表达;另一方面参与线粒体铁硫簇的生物合成,影响细胞活性氧生成,从而调控低氧性肺动脉高压的发生和进展。更有趣的是,铁和低氧之间存在重要的分子对话机制。因此,铁稳态(iron homeostasis)可能参与和调节低氧性肺动脉高压的发生发展,同时调控铁代谢也有可能成为干预低氧性肺动脉高压的潜在靶点。故本文就铁稳态、铁代谢紊乱与低氧性肺动脉高压,以及干预铁代谢调控低氧性肺动脉高压的可能机制予以简要综述,以期为低氧性肺动脉高压的预防及临床治疗提供新的思路。

放血疗法促高原慢性低氧下雄性大鼠红细胞衰亡的实验研究

目的探究放血疗法是否参与了对慢性低氧环境下雄性大鼠红细胞衰亡的调控。方法低氧组(Hypoxia)和放血组(Phlebotomy)雄性大鼠置模拟海拔5000 m的低压氧舱28 d,Phlebotomy分别于第7、14、21 d经尾静脉放血500μL进行动态血常规分析。4 w后取血进行血细胞分析、渗透脆性检验、红细胞凋亡检测、网织红细胞检测等。结果放血后雄性大鼠红细胞数量和血红蛋白含量结果:Hypoxia(10.58±0.63)与Phlebotomy(9.58±0.31),Hypoxia(174.50±7.87)与Phlebotomy(161.17±4.40),组间差异有统计学意义(P=0.004,P=0.037)。放血后红细胞比容结果:Hypoxia(61.36±2.21)与Phlebotomy(56.73±1.70),组间差异有统计学意义(P=0.001)。流式细胞术分析红细胞衰亡:Hypoxia(0.07±0.01)与Phlebotomy(0.10±0.02),组间差异有统计学意义(P=0.001)。红细胞衰亡动态结果:2 w(0.20±0.01)与3 w(0.15±0.02),3 w(0.15±0.02)与4 w(0.09±0.02),组间差异有统计学意义(P=0.000,P=0.000)。网织红细胞动态结果:1 w(0.04±0.03)、2 w(0.05±0.04)、3 w(0.04±0.02)、4 w(0.06±0.03)组间差异无统计学意义。结论放血疗法可促进高原慢性低氧下雄性大鼠红细胞的衰亡,降低慢性低氧对雄性大鼠红细胞衰亡的抑制作用。同时放血不会持续增加雄性大鼠红细胞衰亡,也不会持续刺激雄性大鼠网织红细胞增加。

青海玛多地区藏族学龄肥胖儿童粪便非靶向代谢组学分析

目的分析青海玛多地区(海拔4300 m)藏族肥胖儿童与正常体质量儿童粪便代谢组分是否不同;差异代谢物组成及相关代谢途径。方法用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术的非靶向代谢组学方法进行代谢物鉴定,所得数据与数据库进行比对。使用SIMCA14.1软件进行主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA),通过OPLS-DA模型筛选出变量重要性投影(VIP)值>1的差异代谢物,用MetaboAnalyst 5.0软件进行单因素t检验筛选出两组间的差异代谢物,并计算代谢物在两组间的差异倍数(fold change,FC)。最终用VIP、FC、P三个参数的交集确定差异代谢物;通过KEGG数据库对差异代谢物进行通路富集分析。结果(1)通过PCA、OPLS-DA分析法,在整体水平上对代谢物的组间差异进行可视化分析,各组样本代谢物在组内的分布是均匀的,在组间的分布存在差异;(2)在正离子模式下筛选出差异代谢物20个(5个上调,15个下调),在负离子模式下筛选出差异代谢物14个(11个上调,3个下调);(3)叶酸依赖性碳池代谢,柠檬酸循环代谢,乙醛酸和二羧酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路显著富集(P<0.05),主要富集的差异代谢物是柠檬酸、α-酮戊二酸。结论(1)青海玛多地区藏族肥胖儿童粪便代谢组分存在差异;(2)大多数差异代谢物以脂质分子为主;(3)可能通过影响柠檬酸循环代谢,乙醛酸、二羧酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸代谢途径影响机体的能量代谢。

微小核糖核酸对包虫病患者免疫细胞功能的调控作用研究进展

包虫病是一种对宿主造成严重损害的潜在致命性人畜共患疾病。微小核糖核酸(miRNAs)是一类小型非编码RNA分子,可在转录后以序列特异性方式通过抑制或促进mRNA降解以调节基因表达,从而发挥调控生物学过程的作用。宿主感染棘球蚴绦虫后可以引起多种miRNAs表达改变,并参与宿主的免疫调节过程。在包虫病患者的感染过程中,miR-71、miR-4989-3p、miR-222-3p、miR-155-5p、miR-146a-5p可影响单核巨噬细胞功能,miR-277a-3p能够影响树突状细胞功能,miR-374b-5p、miR-126a-5p可影响T淋巴细胞功能,miR-181a-5p能够影响自然杀伤细胞功能,上述miRNAs通过影响患者的免疫细胞及其功能而参与免疫调节。但目前还有很多miRNAs的功能和机制尚未得到证实,需要我们使用更先进的方法来确定有效的miRNAs及其功能,以便为包虫病的早期诊断和治疗提供新靶点及理论依据。

高原红细胞增多症动物模型的建立及其生理功能反应

背景:国内外关于高原红细胞增多症的动物研究主要以模拟海拔进行,少数情况下进行现场研究,但在现场究竟多长时间可以使平原大鼠发生高原红细胞增多症还需要进一步研究。目的:建立高原红细胞增多症动物模型并对相关生理功能反应进行初步观察。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-08/09在青海大学医学院高原医学研究中心教育部和青海省重点实验室完成。材料:SPF级Wistar大鼠50只,体质量160～200g,雌雄各半。10只高原鼠兔(Pika)于青海玛多县4300m现场捕获,体质量100～180g。促红细胞生成素试剂盒由美国R&DSystems公司提供。方法:将30只Wistar大鼠随机分成高原15和30d两组(雌雄分开),每组各15只,运至海拔4300m青海省果洛州玛多县饲养。余20只大鼠为对照组在西宁海拔2260m饲养。另10只高原鼠兔作为高海拔对照组。分别在第15天和第30天进行血红蛋白、红细胞压积、促红细胞生成素测定。主要观察指标:①高原15d组和高原30d组中出现高原红细胞增多症阳性数。②高原红细胞增多症组与各正常对照组血红蛋白等指标的比较。③高原红细胞增多症组与各正常组促红细胞生成素水平的变化。④高原红细胞增多症组血红蛋白水平与血氧饱和度和促红细胞生成素相关性分析。结果:高原15,30d组大鼠血红蛋白,红细胞压积水平明显升高,与高海拔和低海拔对照组相比差异有显著性意义(P<0.01);高原15d对照组中血红蛋白>207g/L,红细胞压积>65%的高原红细胞增多症大鼠模型占75%,高原30d组中占93%。高原组促红细胞生成素值显著高于高海拔和低海拔对照组(P<0.01)。结论:通过对Wistar大鼠各项生理指标的测定认为在海拔4300m地区饲养30d才可完全建立高原红细胞增多症的动物模型,并进一步说明低海拔动物在不同海拔具有不同的生理反应机制。

高原鼠兔脑红蛋白基因的克隆与组织表达

克隆高原鼠兔脑红蛋白(Neuroglobin,NGB)基因编码区并检测其在成年高原鼠兔脑组织和其他组织中的表达,同时探讨高原鼠兔低氧适应的分子生物学机制。从高原鼠兔脑组织中提取总RNA,通过RT-PCR获得高原鼠兔NGB cDNA,将其与pGEM-TEasy载体连接,构建重组质粒,蓝白斑筛选阳性克隆并进行鉴定和测序;制备地高辛标记的RNA探针并采用原位杂交法(In suit hybridization,ISH)分析脑红蛋白基因在高原鼠兔脑组织中的分布;采用RT-PCR和蛋白印记(Westernblot)检测高原鼠兔不同组织中脑红蛋白的表达含量。将含有目的片段的阳性克隆经测序和Blast分析,显示其部分编码序列与GenBank中绵羊、大鼠等同源性很高(大于84%),表明本实验所克隆的序列为脑红蛋白基因;原位杂交结果显示NGB在青藏高原土著动物高原鼠兔脑部分布较为广泛;高原鼠兔不同组织中都有NGB mRNA表达,NGB基因并不是中枢神经系统所特有的,睾丸和肾上腺也有较高的表达。NGB基因在高原鼠兔脑组织和其他组织中分布较为广泛,推测NGB mRNA可能在高原鼠兔机体较为广泛的区域中发挥着作用,同时为高原低氧适应相关基因的研究提供了实验依据。

中国汉族高原肺水肿易感基因的全基因组关联研究

高原肺水肿(High-altitude pulmonary edema,HAPE)是一种特发于高原低氧环境的肺水肿,是遗传和环境因素共同作用的结果。为了寻找与中国汉族高原肺水肿相关的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)位点及易感基因,文章利用Affymetrix SNP Array 6.0芯片,对2010年5月至2012年7月在青海省玉树地区执行援建任务时来自平原地区的40例HAPE患者和33例健康对照进行全基因组SNP分型,通过PLINK软件对芯片结果进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS),筛选出在病例组和对照组中间有显著差异(P<10E-7)的SNP位点57个,通过对57个SNP位点附近74个基因进行GO与Pathway富集分析,发现这些基因与"前列腺素代谢"、"四烯酸代谢"、"氮代谢"显著相关(adjust P<0.05),以上代谢过程与HAPE病理生理机制相关。结果表明,高原肺水肿受遗传多态性影响,与多个基因以及位点相关。

靶向肺血管内皮功能障碍治疗肺动脉高压的研究进展

肺动脉高压(pulmonary hypertension, PH)是一种进行性、致命性疾病,肺动脉内皮细胞(pulmonary arterial endothelial cells, PAECs)功能障碍是其重要的致病因素之一。PAECs是单层扁平上皮细胞,在维持肺血管稳态调控中发挥重要作用。研究发现,在PH发生的早期,PAECs出现损伤及凋亡的现象,而在PH发展的晚期,PAECs则呈现抗凋亡的特征。缺氧、炎症因子诱导的PAECs向间充质细胞的转化,也参与了PH的发病过程。PAECs的癌样代谢和线粒体功能障碍、骨形态发生蛋白受体2突变、表观遗传学改变和炎症,是导致PH患者肺血管内皮功能障碍的主要发病机制。新的靶向PAECs功能障碍的治疗措施,有望在未来治疗PH中发挥重要作用。

非酒精性脂肪性肝病进程中低氧的作用及其机制研究进展

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是全国范围内普遍发病的慢性非传染性肝脏疾病,也是肝硬化肝癌的前期阶段,严重威胁着人类健康。高原低氧条件下机体各器官系统受到不同程度影响,而肝脏组织缺氧程度进一步加重,呈现出高原地区NAFLD的患病率显著高于平原地区。目前NAFLD发病机制观点不一,而且高原低氧促进NAFLD进展机制尚不明确。本文从高原低氧对肝实质细胞和间充质细胞的影响角度入手,整合、梳理相关研究报道,并探索高原低氧在NAFLD慢性病进展中发生、发展的可能机制,为NAFLD的预防、诊治提供新思路。

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。

青藏高原唐古特大黄提取物不同成分对小鼠免疫功能影响的研究

目的探讨青藏高原唐古特大黄提取物的不同成分对小鼠体液免疫功能及细胞免疫功能的影响。方法应用唐古特大黄对小鼠进行灌胃给药,采用溶血空斑实验来观察药物对小鼠抗体生成水平的影响,同时采用E玫瑰花环实验检测小鼠的细胞免疫功能。结果青藏高原唐古特大黄的不同提取成分中,只有糖类成分对小鼠的体液及细胞免疫功能有提高作用,而其余成分(鞣质类,苯丁酮苷类,芪类成分,番泻苷类,蒽醌苷元类,蒽醌类成分等)对小鼠的体液及细胞免疫功能有抑制作用。结论唐古特大黄具有药物免疫调节作用。