肌红蛋白生物学作用与低氧

机体内氧的结合、转运等过程主要是通过一系列携氧珠蛋白来实现的,其功能是协助将氧分子转运到线粒体中,参与细胞的氧化磷酸化和ATP的生成。目前研究显示,脊椎动物中有4种携氧珠蛋白：血红蛋白（hemoglobin,Hb）、     

低氧培养对小鼠胚胎成纤维细胞生长和线粒体分布及功能的影响

目的 研究低氧培养条件对小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)的生长和线粒体分布及功能的影响.方法 将MEFs分为20％氧浓度的常氧培养组和5％氧浓度的低氧培养组连续培养,每24小时采用台盼蓝染色对MEFs活细胞计数;MitoTracker Green对细胞线粒体染色并在激光共聚焦显微镜下观察;腺苷三磷酸(ATP)试剂盒检测ATP合成.结果 对数生长期低氧培养组活细胞数高于常氧培养组,差异有统计学意义(P＜0.05);并且低氧培养组细胞内线粒体核周分布型比例高于常氧培养组,差异有统计学意义(P＜0.05);同时两组细胞内ATP水平比较,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 低氧培养条件影响线粒体在MEFs细胞内的分布和能量的合成,对细胞生长的促进作用高于常氧培养.     

低氧适应的进化

氧是生命过程赖以维持的中心支点。光合成的进化使地球大气层由氧构成。进化设计的焦点在于参与代谢过程的调节与开拓氧分子的多功能性。氧接受电子的能力,使其能参与有机物燃烧所需的氧化还原反应,从而获得代谢能。同等重要的还有防御有机体免受活性氧化物(如过氧化氢)损害的进化。为在氧缺乏和氧毒性之间建立1条安全的通道,有机体细胞需要有对胞内氧分压作出适宜反应的遗传程序。     

低氧诱导因子-1研究进展

低氧诱导因子-1(HIF-1)是机体的一种重要转录因子,其表达和活性受到细胞氧浓度的严密调控。它通过控制血管生成来调节氧的运输能力,通过调控糖酵解作用来增强机体对低氧的耐受。肿瘤的生长和血管生成与HIF-1的表达紧密相关,抑制HIF-1活性可能是治疗癌症的一种途径。另外,对HIF-1表达水平的药理学控制,可能也是治疗慢性肺疾患、脑缺血和心肌缺血等疾病的一种新思路。     

活性氧对低氧诱导因子的调节

需氧生物的生存离不开氧的供应.如果在物质氧化产生能量过程中,氧未被完全还原成水,可导致氧自由基的产生,氧自由基也可转变成一些非自由基氧活性物质.由于功能上的相似性,这些物质被统称为活性氧(ROS).ROS增多可造成蛋白质、DNA和脂质损伤.许多证据表明,氧分压改变、激素、细胞因子和化学物质等均可引起的ROS增加,作为细胞信号分子,ROS可参与细胞功能的调节.低氧诱导因子(HIF)是各种低氧诱导基因调节的关键转录因子,它的活性复合体是由2个亚单位组成的异构体.最近研究发现,无论是缺氧或非缺氧情况,ROS均参与HIF活性的调节.本文主要就ROS的产生及其对HIF活性调节方面的文献进行综述.     

低氧下心肌细胞的感受态过程

哺乳动物需要氧分子参与的代谢过程 ,包括氧化磷酸化作用 ,这一过程中 ,氧可作为ＡＴＰ形成过程的电子受体。低氧破坏了细胞内环境的稳定 ,心肌缺血造成的新生血管的形成以及低氧下细胞糖酵解酶活性的增强。这些适应性反应 ,依赖于氧传递的增强或激活不需氧参与的代谢途径 ,而参与这些反应的低氧诱导基因产物有促进红细胞生成素(ＥＰＯ)血管内皮生长因子 (ＶＥＧＦ)和糖酵酶等。1　线粒体氧浓度对ＡＴＰ生成的影响1 1　心肌细胞缺氧对收缩力的影响低氧下心肌收缩力的降低和氧供的减少 ,表明了心肌氧输送功能的局部降低。Ａｒａｉ等人的研究…     

低氧培养的PC12细胞凋亡的研究

目的研究PCI2细胞在低氧状态下,内源性一氧化碳（CO）的生成及其导致细胞凋亡的作用。方法将PCI2细胞分为常氧对照组（C组）、低氧组（H组）和低氧加血红素氧合酶（HO）抑制剂卟啉锌-9组（H＋ZnPP组）。检测2h时间点PCI2细胞血红素氧合酶的表达及内源性CO水平和细胞凋亡率。结果氧应激状态下,HO-1明显表达,HO-2无表达;H组HO水平与C组、H＋ZnPP组比较明显升高（P〈0．01）,H＋ZnPP组的HO水平高于C组（P〈0．01）;内源性CO水平以及细胞凋亡率与C组、H＋ZnPP组比较均明显升高（P〈0．01）。结论低氧状态下,PCI2细胞表面HO-1高表达,HO-2无明显表达,PC12细胞的凋亡率与内源性CO的水平密切相关,提示HO／内源性CO可能导致细胞凋亡的发生。     

低氧降低肺癌A549细胞对培美曲塞的药物敏感性

目的 研究低氧环境下非小细胞肺癌A549细胞对化疗药物培美曲塞(Pe)敏感性变化的影响.方法 将A549细胞分组培养,分为常氧对照组、常氧溶剂组、常氧加药组、低氧细胞组、低氧溶剂组、低氧加药组.用MTT法检测Pe对A549细胞增殖能力的影响,并筛选出Pe的适宜实验浓度;用Hoechst染色观察6组细胞凋亡情况;用Western blot检测凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax和p53的表达情况.结果 MTT结果显示,与常氧对照组相比,经Pe处理后的细胞抑制率逐渐升高(P＜0.05),A549细胞的抑制率与Pe作用时间和浓度呈正比.Hochst染色结果显示,与常氧对照组相比,常氧加药组的细胞凋亡率增高(P＜0.05);而与常氧加药组相比,低氧加药组的细胞凋亡率降低(P＜0.05).Western blot实验显示,与常氧对照组相比,常氧加药组的p53蛋白表达增加(P＜0.05),Bcl-2蛋白表达降低(P＜0.05),低氧加药组的p53蛋白表达变化不明显,Bcl-2蛋白表达减少(P＜0.05);与低氧对照组相比,低氧加药组的p53蛋白表达变化不明显,而Bcl-2蛋白表达减少(P＜0.05).结论 低氧环境降低了 Pe对非小细胞肺癌A549细胞的凋亡作用,从而降低了 A549细胞对Pe的敏感性.     

低氧对宫颈癌HeLa细胞黏附及侵袭能力的影响

目的 研究低氧对宫颈癌HeLa细胞的黏附、运动以及侵袭行为的影响.方法 宫颈癌HeLa细胞放置于常氧、5%O2、3%O2、1%O2培养,逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测低氧诱导因子HIF-1α、E-钙黏蛋白(E-cadherin)mRNA表达,Transwell小室进行细胞侵袭分析.结果 常氧、5%O2、3%O2、1%O2条件下HIF-1α mRNA/β-actin光密度比值为(0.423±0.116)、(0.764±0.111)、(1.687±0.126)、(0.215±0.099),随氧分压降低呈现升高后降低的趋势.E-钙黏蛋白/β-actin光密度比值为(1.045±0.171)、(0.719±0.114)、(0.386±0.105)、(0.157±0.063),随氧分压降低而降低.不同氧浓度下细胞侵袭力分别为(112.5±20.7)、(254.3±27.5)、(333.6±45.2)、(124.5±24.6),随氧分压降低呈现升高后降低的趋势.结论 适度缺氧可以升高HeLa细胞中HIF-1α的表达,降低肿瘤细胞间黏附力,并增强肿瘤细胞侵袭能力,HIF-1α表达的改变可能是导致肿瘤细胞黏附能力下降、侵袭能力增加的原因之一.     

低氧对新生猪G1/S肾小管上皮细胞能量代谢影响的特点

目的探讨窒息早期所致低氧对围生期G1/S界面肾小管上皮细胞(RTEs)能量代谢的影响.方法应用二次过量胸苷同步化法获取G1/S界面细胞(应用流式细胞术进行鉴定).将RTEs分为三组采用氰化钠(NaCN)进行G1/S界面RTEs缺氧细胞模型(缺氧组),同时设立预防组(氰化钠+斑蟊素)和未处理对照组.反相高效液相检测缺氧前后及恢复60 min、120 min、180 min各组细胞内ATP含量的变化.结果二次胸苷同步化法可获取约(99.52±0.83)%的G1/S界面细胞;缺氧组在缺氧后0 min和恢复60 min及120 min时RTEs ATP含量均高于预防组和对照组(P<0.05),而在恢复180 min时细胞内ATP的含量均低于预防组和对照组(P<0.05). 结论体外化学缺氧对G1/S界面RTEs能量代谢的影响具有先上调后抑制的特点.     

α-硫辛酸对H9 c2心肌细胞低氧及低氧/复氧损伤的保护作用及其机制探讨

目的：探讨α-硫辛酸(α-LA)对H9c2心肌细胞低氧及低氧/复氧损伤的保护作用及其作用机制。方法研究包括H9 c2心肌细胞低氧实验和低氧/复氧实验两部分,分成常氧组、低氧组或低氧/复氧组、LA组、乙醛脱氢酶抑制剂异黄酮苷(Daidzin)组(Daidzin组)、二甲亚砜(DMSO)溶剂对照组( DMSO组)。采用噻唑蓝( MTT)比色法检测心肌细胞存活率;微量酶标法测定乳酸脱氢酶( LDH)活性;ELISA法检测心肌细胞乙醛脱氢酶2(ALDH2)活性;硫代苯巴比妥酸法检测丙二醛( MDA)水平。结果与常氧组比较,低氧组及低氧/复氧组细胞存活率均下降(P<0．01),LDH活性及MDA含量均升高(P<0．01);与低氧组或低氧/复氧组比较, LA组细胞存活率上升( P <0．01)、ALDH2活性增加( P <0．05)、LDH活性及MDA含量降低(P<0．01);LA组、Daid-zin组、DMSO组3组比较, LA组与DMSO组间存活率、AL-DH2、LDH、MDA比较差异均无统计学意义( P>0．05);Daid-zin组与LA组、DMSO组比较,细胞存活率及ALDH2活性降低(P<0．05),LDH活性及MDA含量升高(P<0．05),差异均有统计学意义( P<0．05)。结论α-LA可通过上调AL-DH2活性并减少过氧化终产物形成,最终减轻心肌细胞低氧及低氧/复氧过程中的氧化损伤。     

低氧对人肺腺癌细胞SPCA-1低氧诱导因子-1α和低氧诱导因子-2α的差异性调控作用

目的探讨低氧对肺腺癌细胞SPCA-1低氧诱导因子-lα(HIF-lα)和低氧诱导因子-2α(HIF-2α)的差异性调控作用及其原因。方法体外培养肺腺癌细胞系SPCA-1细胞在常氧、低氧条件下培养不同时间,采用RT-PCR和Western blot检测低氧对HIF-2α和HIF-lα基因的激活作用。通过加入线粒体活性氧族阻断剂观察低氧对HIF-2α和HIF-lα蛋白表达的影响,探讨其表达调控的机制。结果正常氧条件下,SPCA-1整细胞提取物和细胞核提取物中,HIF-1α几乎不表达,HIF-2α在整细胞提取物中有少量表达,但在细胞核提取物中无明显表达。经低氧(0.5%O2)处理4 h后,HIF-2α和HIF-1α蛋白均明显增多;HIF-2α和HIF-1α蛋白与细胞浓度、氧浓度有关;HIF-1α蛋白在低氧4 h后增加,6 h后显著降低,而HIF-2α蛋白低氧4 h增加后并保持于此水平。HIF-1αmRNA水平在低氧6～12 h时降低,而HIF-2αmRNA表达持续升高;经线粒体活性氧族阻断剂鱼藤酮、二亚苯基碘鎓和粘噻唑菌醇处理4 h后,HIF-2α和HIF-lα蛋白水平明显降低。结论低氧可在肺腺癌细胞诱导HIF-1...     

低氧有助于小鼠骨髓源间充质干细胞的定向分化

目的本研究在测量小鼠体内股骨骨髓正常氧分压的基础上设定相应的体外低氧浓度(3%),研究低氧环境对小鼠骨髓源间充质干细胞向内皮细胞系定向分化功能的影响。方法用微电极测量正常小鼠股骨骨髓的氧分压,并以此为依据设定体外培养的低氧浓度。将小鼠骨髓源单个核细胞置于3%(低氧)和20%(常氧)氧浓度下用内皮细胞专用培养基(EGM-2)进行定向诱导分化培养,培养至第2代进行Dil-Ac-LDL摄取实验和FITC-UEA结合实验双染色鉴定。对3%和20%氧浓度下培养的内皮样细胞用MTT法进行增生能力的鉴定;用荧光染色法对其进行黏附能力的比较。结果小鼠股骨骨髓生理性氧分压浓度为(21.55±3.40)mm Hg(1 mm Hg=0.133 k Pa),相当于(2.8±0.45)%氧体积分数(约为3%)。在不同氧浓度下培养的细胞,DilAc-LDL摄取实验和FITC-UEA结合实验均为阳性。。MTT细胞增生实验显示低氧(3%)培养的细胞吸光度为0.31±0.05,常氧(20%)培养的细胞吸光度为0.16±0.01(P<0.01,n=5)。低氧培养的细胞,其黏附率为(8.72±2.95)%,常氧培养的内皮样细胞,其黏附率为(3.91±0.72)%(P<0.05,n=5)。结论 3%的氧浓度是骨髓生理状态下的氧浓度。在此浓度下,骨髓源间充质干细胞可被诱导分化为内皮样细胞。与常氧相比,低氧培养的内皮样细胞具有较高的增生和黏附能力。     

适度低氧微环境对体外培养脑胶质瘤干细胞生长的影响

目的 探讨低氧微环境对脑胶质瘤干细胞(GSCs)凋亡及增殖的影响.方法 原代培养脑胶质瘤干细胞,特殊培养基筛选;将GSCs分常氧组(21％02)和低氧组(3％02),给予不同的氧浓度,倒置显微镜下观察细胞形态、荧光显微镜及流式细胞仪检测细胞凋亡、MTT法检测细胞增殖情况.结果 倒置显微镜下可见低氧组细胞较常氧组生长更好;荧光显微镜下2组细胞的胞核形态完好,无凋亡像;流式细胞仪检测,与常氧组相比,低氧组细胞凋亡率无差异(P＞0.05);MTT示:于72 h、96 h及120 h时低氧组较常氧组明显增殖(P＜0.05).结论 适度低氧不会诱导脑胶质瘤干细胞凋亡;适度低氧微环境对胶质瘤干细胞有促增殖作用.     

低氧对鼠雪旺氏细胞增殖的影响

目的观察低氧对鼠雪旺氏细胞体外增殖的影响,为雪旺氏细胞扩增培养探索新方法。方法原代分离培养雪旺氏细胞并鉴定,将培养至第三代的细胞分为3组,分别为对照组,10%02组和3%O2组。对各组细胞记数;测定培养液中氧含量和乳酸浓度及各组细胞的增殖指数。结果随着环境氧浓度的下降,细胞培养液中的氧含量也逐渐下降（P〈0.05）,而乳酸浓度逐渐升高（P〈0.05）。低氧组雪旺氏细胞数目比常氧组明显增加,尤以10%O2组更为明显（P〈0.05）,3%O2组在低氧1d和2d时增殖指数低于常氧组,低氧4时,增殖指数增加;而10%O2组增殖指数一直高于常氧组（P〈0.05）。结论轻中度低氧有利于鼠雪旺氏细胞的体外增殖。     

低氧对鼠雪旺氏细胞增殖的影响

目的观察低氧对鼠雪旺氏细胞体外增殖的影响,为雪旺氏细胞扩增培养探索新方法。方法原代分离培养雪旺氏细胞并鉴定,将培养至第三代的细胞分为3组,分别为对照组,10%02组和3%O2组。对各组细胞记数;测定培养液中氧含量和乳酸浓度及各组细胞的增殖指数。结果随着环境氧浓度的下降,细胞培养液中的氧含量也逐渐下降(P<0.05),而乳酸浓度逐渐升高(P<0.05)。低氧组雪旺氏细胞数目比常氧组明显增加,尤以10%O2组更为明显(P<0.05),3%O2组在低氧1d和2d时增殖指数低于常氧组,低氧4时,增殖指数增加;而10%O2组增殖指数一直高于常氧组(P<0.05)。结论轻中度低氧有利于鼠雪旺氏细胞的体外增殖。     

低氧预适应对离体星形胶质细胞缺氧/复氧耐受性的影响

目的 研究低氧预适应对体外培养的鼠脑星型胶质细胞缺氧/复氧损伤的影响.方法 通过检测细胞MTT代谢活性、细胞凋亡率以及超微结构变化探讨低氧预适应对于神经胶质细胞缺氧/复氧损伤的影响;细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)等检测初步研究可能机制.结果 低氧预适应后48、72 h给予缺氧/复氧细胞产生了一定程度耐受,与缺氧/复氧损伤组比较,细胞代谢活性有所上升.以低氧预适应后48 h给予缺氧/复氧刺激进行后续实验,与缺氧/复氧损伤组比较,凋亡率下降,SOD活性增高,MDA值较低,透射电镜下细胞结构正常细胞较多.结论 低氧预适应能够提高鼠脑星形胶质细胞缺氧/复氧耐受性,可能与SOD活性增高对抗缺氧/复氧过程中产生的氧自由基对细胞的损伤有关.     

抑制低氧诱导因子-1α对PC12细胞存活的影响

目的通过抑制低氧诱导因子-1α转录活性,研究低氧诱导因子-1α在低氧诱导的细胞死亡中的作用。方法①将PC12细胞接种于12孔板,在20%常氧和3%低氧环境中培养24 h,在光镜下拍照并应用计数方法记录PC12细胞的生长情况。②将PC12细胞接种于96孔板,在常氧和低氧环境中培养24 h后,用细胞活力检测剂(a novel tetrazolium compound,3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium inner salt,MTS)检测PC12细胞的生长情况。③在常氧和低氧条件下分别用5 nmol/L、50 nmol/L、500 nmol/L的低氧诱导因子-1α抑制剂棘霉素处理PC12细胞24 h和48 h后,用MTS法检测细胞活力。结果①细胞计数和MTS法检测细胞活力的结果均显示3%的低氧条件可明显诱导PC12细胞死亡。②不同浓度的低氧诱导因子-1α抑制剂棘霉素处理PC12细胞24 h之后,低氧和常氧的细胞活力没有显著区别。③不同浓度的低氧诱导因子-1α抑制剂棘霉素处理PC12细胞48 h之后,低氧不再促进细胞死亡,相反,低氧条件处理的细胞活力明显好于常氧。结论低氧会促使PC12细胞死亡,棘霉素抑制HIF-1α的转录活性24 h后,低氧对PC12细胞的促死亡作用减弱;48 h后,低氧组的细胞活力还可超过常氧组。这表明,低氧下过量的HIF-1α转录激活对细胞是有害的。     

低氧促进大鼠心脏成纤维细胞胶原蛋白合成

目的研究低氧(2%氧)对成年Wistar大鼠心脏成纤维细胞胶原蛋白合成、总蛋白合成及Ⅰ、Ⅲ型胶原前α肽链mRNA表达的影响.方法分离培养成年Wistar大鼠心脏成纤维细胞,采用液体闪烁计数方法检测心脏成纤维细胞胶原酶敏感的3H-脯氨酸掺入率来观察细胞胶原蛋白合成变化,并检测3H-亮氨酸掺入率观察细胞总蛋白合成的变化,采用RT-PCR检测Ⅰ、Ⅲ型胶原前α肽链mRNA的表达.结果成年Wistar大鼠心脏成纤维细胞在低氧第24、48小时胶原酶敏感的3H-脯氨酸掺入率较常氧组显著增加,分别增加132%(P＜0.05)和163%(P＜0.01);低氧12 h起Ⅰ、Ⅲ型胶原前α肽链mRNA表达显著高于常氧培养的细胞.结论低氧能够直接促进体外培养的成年Wistar大鼠心脏成纤维细胞胶原蛋白合成和Ⅰ、Ⅲ型胶原前α肽链mRNA的表达,提示低氧对心脏成纤维细胞胶原合成代谢的直接调节可能是低氧性心肌纤维化的重要机制.     

长期低氧对骨肉瘤细胞增殖与分化的影响

目的 观察长期低氧对骨肉瘤细胞增殖、分化及骨肉瘤干细胞自我更新能力的影响.方法 采用噻吩蓝(MTT)比色法观察低氧对骨肉瘤细胞系MG63增殖的影响.后续试验分为两组:第1组为低氧处理组,将MG63细胞在低氧环境下培养1周后进行实验;第2组为常氧对照组.应用实时定量聚合酶链反应(real-time PCR)检测两组骨肉瘤细胞的成骨分化基因(Runx2和OC)、胚胎干细胞标志基因Oct3/4、原癌基因c-Myc及低氧诱导因子(HIF)-1a、2a的表达.采用无血清悬浮球培养法观察并比较两组细胞肉瘤球数目和体积的差异.采用免疫组织化学染色法检测两组细胞中HIF-1a和HIF-2a蛋白的表达.结果 培养第6、9天,低氧处理组的光密度(D)值为0.128±0.020、0.700±0.060,分别显著高于常氧对照组的0.073±0.050、0.480±0.120(P值均＜0.05).低氧处理组MG63细胞骨肉瘤球的数目为(24±10.97)个,显著高于常氧对照组的(1 3±3.95)个(P＜0.05);低氧处理组MG63骨肉瘤球的体积显著大于常氧对照组.与常氧对照组比较,低氧处理组细胞的成骨标志基因Runx2和OC均显著下调(P值均＜0.05),胚胎干细胞标志基因Oct3/4和原癌基因c-Myc表达均显著上调(P值均＜0.05),HIF-2α表达显著上调(P＜0.05);免疫组织化学染色检测到MG63细胞中有HIF-1a和HIF-2a蛋白表达.结论 长期低氧可促进骨肉瘤细胞MG63的增殖,抑制其成骨分化,并促进骨肉瘤球的自我更新能力,增强其干细胞特性.HIF-2a蛋白可能在这些过程中发挥关键作用.