轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子FoxO3a在高壓氧致急、慢性氧中毒中的作用研究.pdf

1、人們把超過(guò)一個(gè)大氣壓的壓力叫做高氣壓，將機(jī)體置于高氣壓環(huán)境中，呼吸純氧治療疾病的方法稱為高壓氧(HBO)療法。高壓氧療法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于潛水作業(yè)、潛艇脫險(xiǎn)和臨床相關(guān)疾病的治療。在潛水作業(yè)后，呼吸高壓氧進(jìn)行減壓，可使?jié)撍^(guò)程中體內(nèi)產(chǎn)生的惰性氣體快速被置換出來(lái)，從而有效縮短減壓時(shí)間，提高工作效率，保護(hù)潛水員的生命安全。潛艇失事后，潛艇艇員在緊急情況下，預(yù)防性吸入高壓氧后再進(jìn)行快速漂浮脫險(xiǎn)，可以確保艇員生命安全，同時(shí)顯著減輕減壓病的病情及后

2、遺癥。在臨床上，高壓氧能夠改善組織缺氧狀況，促進(jìn)損傷組織的修復(fù)和再生，對(duì)高血壓腦出血、糖尿病足、脊髓損傷等具有一定的療效。
　　但是機(jī)體持續(xù)吸入氧分壓過(guò)高的氣體后，可能會(huì)出現(xiàn)毒性反應(yīng)。當(dāng)氧分壓＞200kPa時(shí)，毒性反應(yīng)會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，并以中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)功能紊亂為主要表現(xiàn)，稱為中樞神經(jīng)系統(tǒng)氧中毒(CNS-OT)或急性氧中毒（acute oxygen toxicity），其最劇烈、最典型的表現(xiàn)是類似于癲癇大發(fā)作樣的全身強(qiáng)直

3、性痙攣，即驚厥大發(fā)作，也稱為“氧驚厥”。氧驚厥發(fā)生的同時(shí)，機(jī)體也會(huì)出現(xiàn)以肺出血為主要表現(xiàn)的急性肺損傷。當(dāng)氧分壓在60～200kPa時(shí)，氧中毒損傷的主要靶器官是肺組織，主要表現(xiàn)為類似于支氣管肺炎的癥狀，稱為慢性氧中毒（chronic oxygen toxicity）。
　　氧中毒的發(fā)生嚴(yán)重限制了高壓氧的應(yīng)用，深入研究氧中毒的發(fā)生發(fā)展過(guò)程及其發(fā)病機(jī)制，探索其致病的關(guān)鍵因素，對(duì)于有效預(yù)防氧中毒的發(fā)生具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　近

4、年的研究表明，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子FoxO3a在氧化應(yīng)激中具有非常重要的作用。FoxO3a既能誘導(dǎo)細(xì)胞在氧化應(yīng)激條件下凋亡，也能保護(hù)細(xì)胞在氧化應(yīng)激條件下存活，且不同的細(xì)胞、組織在不同的氧化應(yīng)激條件下，可能通過(guò)不同的機(jī)制發(fā)揮著多樣的功能。PI3K-Akt-FoxO3a信號(hào)通路在氧化應(yīng)激過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，被認(rèn)為是FoxO3a調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的一個(gè)重要信號(hào)通路。在PI3K/Akt/FoxO3a信號(hào)通路中，F(xiàn)oxO3a的蘇氨酸殘基32(Thr32)、

5、絲氨酸殘基253(Ser253)和絲氨酸殘基315(Ser315)位點(diǎn)發(fā)生磷酸化后，可以介導(dǎo)FoxO3a由胞核轉(zhuǎn)移到胞漿，轉(zhuǎn)錄活性受到抑制，下游相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)也隨之改變。當(dāng)PI3K/Akt/FoxO3a途徑受到抑制時(shí)，去磷酸化的FoxO3a大部分在細(xì)胞核聚集，激活下游靶基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控相關(guān)的生物學(xué)功能。
　　本課題旨在通過(guò)將小鼠經(jīng)過(guò)高壓氧暴露后觀察其腦組織和肺組織的病理變化及相關(guān)氧化指標(biāo)的變化，探索FoxO3a在急、慢性氧中

6、毒的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中是否發(fā)揮作用。同時(shí)探討和確證FoxO3a在急、慢性氧中毒發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用及其可能的機(jī)制，我們開展的研究和取得的結(jié)果主要有:
　　第一部分：轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子FoxO3a在高壓氧致急性氧中毒中的作用研究
　　將小鼠進(jìn)行了6ATA，30min的高壓氧暴露，建立了急性氧中毒模型。通過(guò)觀察FoxO3a基因敲除小鼠驚厥潛伏期和發(fā)作次數(shù)評(píng)估腦損傷情況，利用病理學(xué)切片和肺泡灌洗液中蛋白定量檢測(cè)評(píng)估了肺組織的損傷情況，通過(guò)檢

7、測(cè)抗氧化酶活性、氧化產(chǎn)物指標(biāo)等探索FoxO3a在其中的作用機(jī)制。
　　小鼠高壓氧暴露后，Western blot法檢測(cè)大腦皮層和肺組織中FoxO3a蛋白表達(dá)情況，免疫組化定位FoxO3a，探索FoxO3a在氧化應(yīng)激過(guò)程中可能的信號(hào)通路及機(jī)制。
　　給予正常小鼠PI3K/AKT抑制劑LY294002阻斷小鼠腦組織和肺組織的PI3K/Akt/FoxO3a通路，評(píng)估小鼠在高壓氧暴露后腦組織和肺組織損傷情況。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)

8、oxO3a基因敲除小鼠的驚厥潛伏期比未敲除小鼠顯著地縮短，且30min內(nèi)驚厥的次數(shù)明顯增多，F(xiàn)oxO3a基因敲除小鼠肺部總體損傷情況較未敲除小鼠嚴(yán)重;高壓氧暴露結(jié)束后8h，F(xiàn)oxO3a蛋白含量達(dá)到峰值，且蛋白發(fā)生了明顯的入核;PI3K/AKT抑制劑LY294002抑制FoxO3a的主要信號(hào)通路后，F(xiàn)oxO3a明顯被去磷酸化，從胞漿轉(zhuǎn)位進(jìn)入胞核中，腦損傷和肺組織損傷情況明顯緩解。
　　第二部分：轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子FoxO3a在高壓氧致慢性

9、氧中毒中的作用研究
　　將小鼠進(jìn)行了2.5ATA，6h的高壓氧暴露，建立了慢性氧中毒模型。檢測(cè)大腦皮層和肺組織中FoxO3a蛋白表達(dá)情況和胞漿、胞核的定位情況;PI3K/AKT抑制劑LY294002阻斷PI3K/Akt/FoxO3a通路，評(píng)估小鼠在高壓氧暴露后肺組織損傷情況。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高壓氧暴露結(jié)束后8h，F(xiàn)oxO3a蛋白含量達(dá)到峰值，且發(fā)生了明顯的入核過(guò)程;PI3K/AKT抑制劑LY294002使FoxO3a發(fā)生去磷