UCP4和BMCP-1在大鼠缺氧時(shí)腦組織線(xiàn)粒體能量合成與呼吸氧耗改變中的作用.pdf

1、初上高原的人常常不能很快的適應(yīng)高原低氧環(huán)境，從而產(chǎn)生一系列的病理生理過(guò)程和臨床綜合征，出現(xiàn)高原反應(yīng)，嚴(yán)重的發(fā)展為高原腦水腫和高原肺水腫，危及生命。其根本原因是由于外界氧分壓降低，導(dǎo)致低張性缺氧。線(xiàn)粒體是細(xì)胞的“能量工廠(chǎng)”，其通過(guò)消耗氧的氧化磷酸化過(guò)程為機(jī)體提供95％的能量。解偶聯(lián)蛋白家族(Uncouplingprotein，UCPs)是線(xiàn)粒體內(nèi)膜質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，作為質(zhì)子漏通道，使氧化磷酸化形成的質(zhì)子梯度降低，但不伴有ATP的生成，產(chǎn)生“無(wú)

2、效氧耗”。近年來(lái)對(duì)UCPs的研究多涉及營(yíng)養(yǎng)、代謝等領(lǐng)域，但在高原缺氧時(shí)UCPs在機(jī)體對(duì)于高原習(xí)服和適應(yīng)中的作用未見(jiàn)報(bào)道。UCP4和BMCP-1是近年來(lái)才發(fā)現(xiàn)的特異在腦組織中豐富表達(dá)的UCPs家族成員，而缺氧時(shí)UCP4和BMCP-1在腦組織中的表達(dá)、異構(gòu)體分布、功能特異性以及線(xiàn)粒體氧耗和ATP生成的關(guān)系尚無(wú)人問(wèn)津。因此研究缺氧時(shí)UCPs活性和含量的變化及其對(duì)線(xiàn)粒體能量代謝和呼吸氧耗的影響，對(duì)提高氧的利用和能量的生成有重要的意義。

3、方法: 健康雄性SD大鼠暴露于模擬海拔5000米高原低壓艙內(nèi)，23小時(shí)/天，分別連續(xù)缺氧3天(急性缺氧組)和30天(慢性缺氧組)，同時(shí)設(shè)立平原對(duì)照組；各缺氧組與對(duì)照組分別在模擬高原低壓艙內(nèi)和平原斷頭處死，分離大鼠腦線(xiàn)粒體，Clark氧電極法測(cè)定線(xiàn)粒體氧化呼吸活性，寡霉素抑制法測(cè)定F0-F1ATP酶活性，羅丹明123法測(cè)定線(xiàn)粒體膜電位，HPLC分析腦組織線(xiàn)粒體內(nèi)腺苷酸含量，[3H]-GTP結(jié)合法同時(shí)測(cè)定腦組織UCPs的活性與含量,

4、RT-PCR檢測(cè)UCP4、BMCP-1mRNA表達(dá)量，Westernblot測(cè)定UCP4、BMCP-1蛋白表達(dá)。 結(jié)果: 1.急性缺氧暴露可顯著降低大鼠腦線(xiàn)粒體ST3、RCR、OPR，而ST4則顯著增高；慢性缺氧腦線(xiàn)粒體ST3、OPR.較對(duì)照顯著下降，而與急性組比較，ST4顯著降低，RCR則顯著升高。 2.急、慢性缺氧組大鼠腦線(xiàn)粒體ATP含量均顯著下降，分別為對(duì)照的58.4％和71.4％。而慢性組則有所回升，顯著

5、高于急性組；急、慢性組AMP含量均較對(duì)照組顯著增高；急性組ADP含量顯著增高；急、慢性組ATP/ADP均顯著降低，其中慢性組顯著高于急性組。急、慢性缺氧組能荷均顯著下降，相較于對(duì)照組分別降低20.1％、22.3％。 3.急、慢性組腦線(xiàn)粒體UCPs與[3H]-GTP結(jié)合的解離常數(shù)Kd均顯著下降，各為對(duì)照的58.1％、75.8％;而慢性組則高于急性組。急性組線(xiàn)粒體UCPs結(jié)合[3H]-GTP的最大量Bmax顯著增高，為對(duì)照組的2.9

6、倍：慢性組則顯著低于急性組，而與對(duì)照組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義差別。 急性組UCP4和BMCP-1mRNA和蛋白的表達(dá)均顯著高于對(duì)照組及慢性組，其中UCP4、BMCP-1mRNA表達(dá)分別為對(duì)照組的2.34倍和4.08倍。慢性組BMCP-1mRNA和蛋白表達(dá)較對(duì)照組顯著增高，而UCP4mRNA和蛋白表達(dá)則恢復(fù)至對(duì)照水平。 4.急、慢性缺氧組腦組織線(xiàn)粒體膜電位(MMP)和F0-F1ATP酶活性顯著下降，其中急性組分別降為對(duì)照組的80.5

7、％和55.4％，而慢性組則分別降為對(duì)照組的87.4％和77.5％，比急性組均有回升。 結(jié)論: 1、缺氧可顯著增加大鼠腦線(xiàn)粒體UCPs活性。急性缺氧暴露可誘導(dǎo)大鼠腦線(xiàn)粒體UCP4、BMCP-1mRNA和蛋白的表達(dá)，增加腦組織中UCPs的含量，慢性缺氧時(shí)則有所回降，而急、慢性缺氧均可增加腦線(xiàn)粒體UCPs活性，表明UCPs(UCP4、BMCP-1)表達(dá)的增加是活性增高的主要因素。 2、缺氧時(shí)UCPs活性增強(qiáng)，驅(qū)散線(xiàn)粒體