【摘要】：機(jī)體在低氧環(huán)境下將發(fā)生一系列代償性的反應(yīng),來(lái)維持體內(nèi)氧濃度的平衡。頸動(dòng)脈體(carotid body,CB)作為機(jī)體重要的外周氧感知化學(xué)感受器,當(dāng)外界氧濃度發(fā)生變化時(shí),CB可以迅速感知機(jī)體內(nèi)氧分壓的變化,通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì),產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng),繼而引起機(jī)體對(duì)低氧的應(yīng)答包括:心率增加,呼吸加深加快等生理反應(yīng),以對(duì)抗PO2的降低,使機(jī)體能在缺氧環(huán)境中得以適應(yīng)并生存。頸動(dòng)脈體由I型細(xì)胞(球細(xì)胞)和II型細(xì)胞(支持細(xì)胞)組成。I型細(xì)胞起源于神經(jīng)外胚層,類似于交感神經(jīng)元,能夠釋放乙酰膽堿、多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)。I型球細(xì)胞作為CB的功能細(xì)胞在機(jī)體感知低氧的過(guò)程起重要的作用。因此,頸動(dòng)脈體是感知低氧刺激使機(jī)體產(chǎn)生適應(yīng)和調(diào)節(jié)的重要器官。 細(xì)胞粘附分子CHL1(close homologue of L1,CHL1)是一種跨膜蛋白,屬于粘附分子免疫球蛋白超家族成員,與神經(jīng)粘附分子L1高度同源。目前,關(guān)于細(xì)胞粘附分子CHL1的研究主要集中在神經(jīng)系統(tǒng)中的軸突生長(zhǎng)、神經(jīng)元遷移、學(xué)習(xí)和記憶等方面。CHL1基因缺失小鼠可以正常的存活和繁殖,但在神經(jīng)突起的發(fā)育和成年后的學(xué)習(xí)和記憶方面存在一定的缺陷。我們實(shí)驗(yàn)室前期的研究顯示CHL1缺失可通過(guò)激活ERK信號(hào)通路調(diào)節(jié)體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞的增殖,CHL1是神經(jīng)干細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控因子。最近的研究發(fā)現(xiàn)CHL1基因缺失小鼠給予嚴(yán)重的低氧處理后,該基因敲除小鼠較野生型小鼠的存活率和存活時(shí)間都明顯延長(zhǎng),表明CHL1基因缺失小鼠具有明顯的抗缺氧損傷能力。那么,CHL1基因缺失是如何提高小鼠抗急性缺氧的能力?作為在急性缺氧時(shí)具有重要調(diào)節(jié)作用的頸動(dòng)脈體是否參與了此調(diào)節(jié)過(guò)程?CHL1的缺失又是如何調(diào)節(jié)頸動(dòng)脈體的結(jié)構(gòu)和功能?就這些問(wèn)題,我們進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下: 一、CHL1基因敲除小鼠的抗低氧特性 將雄性CHL1基因敲除小鼠和野生型小鼠放置低氧艙內(nèi)進(jìn)行急性低氧(O2濃度5%),觀察小鼠的存活率和存活時(shí)間。結(jié)果顯示:400s內(nèi)CHL1基因敲除小鼠的存活率為60%,明顯高于野生對(duì)照組10%的存活率。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明CHL1基因敲除小鼠的存活率和存活時(shí)間較野生型小鼠明顯增加。該結(jié)果提示CHL1基因缺失可以明顯提高小鼠對(duì)低氧的耐受能力。 二、CHL1在頸動(dòng)脈體中的表達(dá)和定位 頸動(dòng)脈體中主要含有酪氨酸羥化酶(TH)免疫反應(yīng)陽(yáng)性的球細(xì)胞和膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(GFAP)或巢蛋白(Nestin)免疫反應(yīng)陽(yáng)性的支持細(xì)胞。其中I型球細(xì)胞成簇分布,II型支持/過(guò)渡態(tài)細(xì)胞分布于球細(xì)胞周圍。通過(guò)對(duì)頸動(dòng)脈體組織和體外分離培養(yǎng)的CB細(xì)胞進(jìn)行免疫熒光染色,檢測(cè)CHL1在頸動(dòng)脈體中的表達(dá)分布和共定位情況。結(jié)果顯示: 1. CHL1在頸動(dòng)脈體中有廣泛的表達(dá),主要定位于TH~+球細(xì)胞的胞膜和周圍支持細(xì)胞的胞膜、胞漿中。CHL1與TH~+的細(xì)胞,及GFAP/Nestin~+細(xì)胞都有共定位。因而,CHL1在頸動(dòng)脈體的兩種不同的功能細(xì)胞中均有表達(dá),提示其可能在低氧對(duì)頸動(dòng)脈體的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要的作用。 2.分離的原代頸動(dòng)脈體細(xì)胞中,主要的細(xì)胞類型可分為T(mén)H~+的球細(xì)胞和GFAP/Nestin~+的支持細(xì)胞。CHL1在0d時(shí)主要在TH~+的胞漿中分布,3d時(shí)CHL1主要集中在TH~+的胞漿、胞核中。而在0d和3d培養(yǎng)的GFAP~+細(xì)胞中,CHL1主要在胞漿中。因此,CHL1在兩種類型的細(xì)胞中均有表達(dá),但表達(dá)分布有所不同。 三、CHL1基因缺失對(duì)小鼠頸動(dòng)脈體形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 為了探討CHL1基因敲除小鼠對(duì)低氧耐受性增強(qiáng)的原因,我們進(jìn)一步觀察了CHL1的缺失對(duì)小鼠頸動(dòng)脈體形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響。 1.分離CHL1基因敲除小鼠和野生型小鼠的頸動(dòng)脈體進(jìn)行免疫熒光或組化染色。結(jié)果顯示:CHL1缺失后頸動(dòng)脈體細(xì)胞總數(shù)增加,TH~+細(xì)胞的總數(shù)目較野生型明顯增多。提示CHL1基因缺失導(dǎo)致頸動(dòng)脈體體積增大,TH~+細(xì)胞數(shù)目增加。 2.我們利用Western Blot方法從蛋白表達(dá)水平進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證。野生型小鼠頸動(dòng)脈體中,可以檢測(cè)到165KD和185KD的CHL1蛋白條帶,CHL1基因缺失小鼠CB中不能檢測(cè)到CHL1的表達(dá)。在CHL1基因敲除小鼠頸動(dòng)脈體中,作為球細(xì)胞標(biāo)志性蛋白的TH表達(dá)量明顯高于野生型小鼠;而GFAP和Nestin表達(dá)量無(wú)明顯差異。 四、CHL1基因缺失對(duì)頸動(dòng)脈體功能的影響 為了研究CHL1缺失是否影響頸動(dòng)脈體的功能,我們觀察了野生型和CHL1基因敲除小鼠在急性缺氧時(shí)呼吸頻率和肺通氣量的變化,以及缺氧時(shí)頸動(dòng)脈體竇神經(jīng)的放電的變化。 1.利用BUXCO動(dòng)物肺功能儀的體描箱,同時(shí)記錄了野生型和CHL1基因敲除小鼠在急性缺氧時(shí)的呼吸頻率和肺通氣量,結(jié)果顯示:在正常條件下CHL1基因敲除和野生型小鼠的呼吸頻率沒(méi)有明顯區(qū)別,但急性缺氧后CHL1基因敲除小鼠的肺通氣量和呼吸頻率較野生型明顯增加。 2.頸動(dòng)脈體的感覺(jué)傳入神經(jīng)為竇神經(jīng),通過(guò)其傳入神經(jīng)竇神經(jīng)的放電頻率的變化向中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞。為了進(jìn)一步證明CHL1基因敲除小鼠抗缺氧能力與頸動(dòng)脈體的直接關(guān)系,我們記錄了CHL1基因敲除小鼠缺氧時(shí)頸動(dòng)脈體竇神經(jīng)放電的變化。低氧刺激后CHL1基因敲除小鼠CSN放電的頻率較野生型小鼠明顯增強(qiáng)。 五、急性低氧對(duì)CHL1在其它組織表達(dá)的影響 為了闡明CHL1缺失小鼠的抗缺氧作用,我們還檢測(cè)了CHL1在其它重要器官如心臟、肺、腎和腦等組織中的表達(dá),及低氧后的影響。我們對(duì)野生型小鼠進(jìn)行8%氧濃度低氧處理8h,提取小鼠不同部位的蛋白進(jìn)行Western blot檢測(cè),結(jié)果如下: 1.急性低氧后CHL1在大腦皮層、腦干和下丘腦部位的表達(dá)明顯低于常氧組,而小腦部位CHL1的表達(dá)明顯增加,海馬和丘腦部位CHL1表達(dá)變化不明顯。 2.研究發(fā)現(xiàn)CHL1在心臟、肺、腎等組織中也有較高的表達(dá),急性低氧后CHL1蛋白在心、肺組織中的表達(dá)較常氧組明顯降低,在腎組織中的表達(dá)沒(méi)有明顯改變。CHL1在心肺腎等組織中的表達(dá)提示可能參與了抗低氧作用的調(diào)節(jié),然而其作用尚待進(jìn)一步的研究。 綜上所述,該研究首次探討了CHL1在低氧損傷過(guò)程中對(duì)頸動(dòng)脈體的調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)CHL1基因敲除小鼠的低氧耐受能力明顯增強(qiáng),可能通過(guò)調(diào)節(jié)頸動(dòng)脈體TH~+細(xì)胞數(shù)目,使傳入神經(jīng)竇神經(jīng)的放電頻率增加,進(jìn)而提高機(jī)體對(duì)急性缺氧時(shí)呼吸反應(yīng)而改變肺通氣密切相關(guān)。CHL1在其它重要器官如心臟、肺、腎和腦等組織中的表達(dá),及低氧后的變化,提示有可能參與了CHL1基因敲除小鼠抗缺氧的調(diào)節(jié),尚有待于進(jìn)一步的研究。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：R363

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本文編號(hào)：2387651