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

1、人們把超過一個大氣壓的壓力叫做高氣壓，將機體置于高氣壓環(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)被廣泛地應用于潛水作業(yè)、潛艇脫險和臨床相關疾病的治療。在潛水作業(yè)后，呼吸高壓氧進行減壓，可使?jié)撍^程中體內產(chǎn)生的惰性氣體快速被置換出來，從而有效縮短減壓時間，提高工作效率，保護潛水員的生命安全。潛艇失事后，潛艇艇員在緊急情況下，預防性吸入高壓氧后再進行快速漂浮脫險，可以確保艇員生命安全，同時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，促進損傷組織的修復和再生，對高血壓腦出血、糖尿病足、脊髓損傷等具有一定的療效。
　　但是機體持續(xù)吸入氧分壓過高的氣體后，可能會出現(xiàn)毒性反應。當氧分壓＞200kPa時，毒性反應會在較短時間內發(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，機體也會出現(xiàn)以肺出血為主要表現(xiàn)的急性肺損傷。當氧分壓在60～200kPa時，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)生嚴重限制了高壓氧的應用，深入研究氧中毒的發(fā)生發(fā)展過程及其發(fā)病機制，探索其致病的關鍵因素，對于有效預防氧中毒的發(fā)生具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　近

4、年的研究表明，轉錄調節(jié)因子FoxO3a在氧化應激中具有非常重要的作用。FoxO3a既能誘導細胞在氧化應激條件下凋亡，也能保護細胞在氧化應激條件下存活，且不同的細胞、組織在不同的氧化應激條件下，可能通過不同的機制發(fā)揮著多樣的功能。PI3K-Akt-FoxO3a信號通路在氧化應激過程中發(fā)揮著重要的作用，被認為是FoxO3a調節(jié)氧化應激的一個重要信號通路。在PI3K/Akt/FoxO3a信號通路中，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)位點發(fā)生磷酸化后，可以介導FoxO3a由胞核轉移到胞漿，轉錄活性受到抑制，下游相應的生物學效應也隨之改變。當PI3K/Akt/FoxO3a途徑受到抑制時，去磷酸化的FoxO3a大部分在細胞核聚集，激活下游靶基因的表達，進而調控相關的生物學功能。
　　本課題旨在通過將小鼠經(jīng)過高壓氧暴露后觀察其腦組織和肺組織的病理變化及相關氧化指標的變化，探索FoxO3a在急、慢性氧中

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

7、測抗氧化酶活性、氧化產(chǎn)物指標等探索FoxO3a在其中的作用機制。
　　小鼠高壓氧暴露后，Western blot法檢測大腦皮層和肺組織中FoxO3a蛋白表達情況，免疫組化定位FoxO3a，探索FoxO3a在氧化應激過程中可能的信號通路及機制。
　　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，評估小鼠在高壓氧暴露后腦組織和肺組織損傷情況。
　　結果發(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重;高壓氧暴露結束后8h，F(xiàn)oxO3a蛋白含量達到峰值，且蛋白發(fā)生了明顯的入核;PI3K/AKT抑制劑LY294002抑制FoxO3a的主要信號通路后，F(xiàn)oxO3a明顯被去磷酸化，從胞漿轉位進入胞核中，腦損傷和肺組織損傷情況明顯緩解。
　　第二部分：轉錄調節(jié)因子FoxO3a在高壓氧致慢性

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