（运动人体科学专业论文）低氧训练对vegf基因不同基因型携带者急性高原反应的影响.pdf

低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响中文摘要中文摘要目的：本文旨在探讨低氧训练对v e g f 基因不同基因型( s n p c + 4 0 5 g 、s n p c 2 5 7 8 a 、s n p c 9 3 6 t 位点) 携带者低氧反应的影响。为深刻理解低氧训练减轻a m s 发生机制提供实验依据，也为未来a m s 的个性化预防和控制提供可行性方案。方法：4 8 名北方汉族男性大学生，根据v e g f 基因s n p c + 4 0 5 g 、s n p c 2 5 7 8 a和s n p c 9 3 6 t 位点的不同基因型进行分组( p c r r f l p 法) 。对所有受试者进行3 w e e k ( 2 h d ，4 d w ) 渐进式低氧训练( 海拔高度每周递增，依次为2 5 0 0 m 、3 5 0 0 m 、4 8 0 0 m ) ，训练方式采用仰卧蹬功率自行车运动，训练强度用s p 0 2 监控( 2 5 0 0 m 时s p 0 2 为9 0 9 2 ，3 5 0 0 m 时s p 0 2 8 8 ，4 8 0 0 m 时s p 0 2 7 5 ) 。对所有受试者低氧训练前后一周进行的急性低氧运动2 0 m i n ( 入舱3 0 m i n 后恒定负荷6 0 r p m 蹬车)和暴露至6 h 后a m s 发生( l l s 量表评价) 及此过程中氧运输系统相关指标( s p 0 2 、h r 、v c 、f e v l ) 进行比较研究。结果：1 、低氧训练后所有受试者a m s 评分与发生率由训练前2 6 5 + 1 6 6 、5 4 2 显著下降为1 2 9 4 - 1 5 3 、1 6 7 ( p 0 0 5 ) 。且低氧训练前后各组a m s 评分均无显著差异。2 、低氧训练前急性低氧和运动中，各组各状态下s p 0 2 均无显著差异。低氧训练后各组各状态下s p 0 2 均高于训练前；除运动后5 m i n s n p c 9 3 6 t 位点c c 型携带组s p 0 2 升高的幅度显著高于c t + t t 型外( p 0 0 5 ) ，其余各组s p 0 2 升高的幅度均无显著差异。3 、低氧训练后急性低氧和运动中，各组各状态下h r 均低于训练前。低氧训练后各组各状态下h r 下降幅度均无显著差异。4 、低氧训练前急性低氧和运动中，各组低氧安静和运动后v c 、f e v l 均无显著差异。低氧训练后，大多数组v c 稍高于训练前，f e v l 变化规律不明显。低氧训练后除低氧安静和运动后即刻s n p c 9 3 6 t 位点c c 型携带组v c 升高的幅度显著高于c t + t t 型，运动后即刻此位点c c 型携带组f e v 】也显著高于c t + t t 型外( p 0 0 5 ) ，其余各组v c和f e v l 均无显著性差异。结论：1 、本文首次研究了低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者a m s 和氧运输系统功能某些指标的影响。2 、本研究设计的3 周渐进式低氧训练模型对世居平原人适应低氧环境、降低a m s 发生率及减轻a m s 程度、提高s p 0 2 、降低中文摘要低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响h r 效果显著，增强肺通气功能的效果不明显。3 、v e g f 基因s n p c + 4 0 5 g 、s n p c 2 5 7 8 a 和s n p c 9 3 6 t 位点尚不可作为预测低氧训练对急性低氧反应和h r变化的分子遗传学标记。除s n p c 9 3 6 t 位点c c 型可能可作为预测低氧训练对急性低氧运动后恢复期s p 0 2 升高及低氧安静、运动后即刻肺通气功能提高的的分子遗传学标记外，其他基因型则不可作为预测s p 0 2 和肺通气功能变化的分子遗传学标记。4 、建议对s n p c 9 3 6 t 位点扩大样本量进一步研究。关键词：急性高原反应血管内皮细胞生长因子单核苷酸多态性限制性片段长度多态低氧训练作者：庞世华指导教师：王维群t h ee f f e c t so ft h ev e g fd i f f e r e n tg e n o t y p ec a r r i e r so nt h eh y p o x i at r a i n i n gt oa c u t em o u n t a i ns i c k n e s sa b s t r a c tp u r p o s e ：t os t u d yt h ee f f e c t so ft h ev e g fd i f f e r e n tg e n o t y p ec a r r i e r s( s n p c + 4 0 5 qs n p c - 2 5 7 8 aa n ds n p c 9 3 6 tl o c i ) o nt h eh y p o x i at r a i n i n gt oa c u t em o u n t a i ns i c k n e s s ，a n dp r o v i d et h ee x p e r i m e n t a lf o u n d a t i o n o fa t h l e t es e l e c t i o nb ym o l e c u l a rg e n e t i c sm e t h o d m e t h o d ：4 8s t u d e n t s ，a l lm a l ec h i n e s eh a np e o p l e ，w e r ed i v i d e di n t og r o u p sb yd i f f e r e n tg e n o t y p e so fv e g fa ts n p c + 4 0 5 c ls n p c - 2 5 7 8 aa n ds n p c 9 3 6 t l o e i a l lt h es u b j e c t sh a dap r o g r e s s i v eh y p o x i at r a i n i n g( e l e v a t i o ni n c r e a s eb yw e e k ，2 5 0 0 m ，35 0 0 m ，4 8 0 0 m ) f o r3w e e k s ( 2 h d ，4 d w ) b yc y c l i n g t r a i n i n gi n t e n s i t yw a sc o n t r o l l e db ys p 0 2 ( s p 0 29 0 9 2 ，2 5 0 0 m ；s p 0 2 8 8 ，35 0 0 m ；s p 0 2 7 5 ，4 8 0 0 m ) w ec o m p a r e da n ds t u d i e dt h ed a t e sc o m ef r o mt h eh y p o x i as p o r t sf o r2 0m i n i t u e s ( r i d et h eb i k ea tt h es p e e do f6 0 r p mw h e nt h es u b j e c t ss t a yi nc a p s u l ef o r3 0m i n i u t e s ) ，e x p o s u r et oh y p o x i c e n v i r o n m e n tf o r6h o u r s ，a n dc o r r e l a t i v ei n d e xa b o u to x y g e nt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ( s p 0 2 、h r 、v c 、f e vi ) r e s u l t ：1 t h es c o r e sa n di n c i d e n c e so fa m so fa l lt h es u b j e c t sd e c r e a s ef r o m2 6 5 士1 6 6 、5 4 2 t o1 2 9 4 - 1 5 3 、1 6 7 e v i d e n t l y ( p 0 0 5 ) a n dt h e r ei sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sa f t e rt h es u b j e c t st a k e dt h eh y p o x i ct r a i n i n g 。2 b e f o r et h eh y p o x i ct r a i n i n g ，t h e r ei sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si ns p 0 2 t h ev a l u e so fs p 0 2a r eh i g h e ra f t e rh y p o x i ct r a i n i n g t h e r ei sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si ne a c hg r o u pe x c e p tt h a tt h ev a l u eo fs p 0 2o fs n p c 9 3 6 tl o c ic cc a r r i e r sa r eh i g h e rt h a nc t + t t ( p o 0 5 ) 3 t h ev a l u e so fh ra lel o w e rt h a nb e f o r et h et r a i n i n g t h e r ei sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h ev a l u eo fd e c r e a s ei ne a c hg r o u pa f t e rt r a i n i n g 4 。t h e r ei sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h ev a l u e so fv c ，f e v ! i nh y p o x i cr e s ta n dp o s t e x e r c i s ei ne a c hg r o u pa f t e rh y p o x i c t r a i n i n g t h ev a l u e so fv ci nm o s tg r o u p sa leal i t t l em o r et h a nb e f o r et h et r a i n i n ga f t e rh y p o x i c t r a i n i n g t h ev a l u e so ff e vld o n tc h a n g ee v i d e n t l y t h e r ei sn os i g n i f i c a n ta b s t r a e tt h ee f f e c t so f t h ev e g fd i 侬r e n tg e n o t y p ec a r r i e r s0 nt h eh y p o x i at r a i n i n gt o a c u t em o n l l t a i ns i c i i l e 鲻d i f f e r e n c e si n t h ev a l u e so fv c ，f e v ie x c e p tt h a tt h ei n c r e a s eo ft h ev co fs n p c 9 3 6 tl o c ic cc a r r i e r si sh i g h e rt h a nc t + t t e v i d e n t l y ( p 0 0 5 ) c o n c l u s i o n ：1 t h i st h e s i ss t u d i e dt h ei n f l u e n c ew h i c hh y p o x i ct r a i n i n ga c to nt h ea m so ft h ep e o p l ew h oh a v ed i f f e r e n tg e n o t y p e so fv e g fa n dt h ei n d e xa b o u to x y g e nt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mf i r s t l y 2 t h e3 - w e e kp r o g r e s s i v eh y p o x i ct r a i n i n g m o d e lw ed e s i g na p p l i c a b l et ot h er e s e a r c ho ft h eh y p o x i c e nv i r o n r n e n ta d a p t a t i o n ，d e c r e a s eo ft h ei n c i d e n c eo fa m s ，i n c r e a s eo fs p 0 2 ，a n dd e c r e a s eo fh r 3 v e g fs n p c + 4 0 5 gs n p c 2 5 7 8 aa n ds n p c 9 3 6 tl o c ic a n tb eu s e dt ob em o l e c u l a rg e n e t i c sl a b e lo nh y p o x i at r a i n i n gt oa c u t em o u n t a i ns i c k n e s s e x c p t es n p c 9 36 tl o c ic cm a yb eu s e dt ob em o l e c u l a rg e n e t i c sl a b e lo nh y p o x i at r a i n i n gt oa c u t eh y p o x i ap o s t e x e r c i s es p 0 2 c h a n g ea n dp o s t e x e r c i s ep u l m o n a r yv e n t i l a t i o nf u n c t i o nc h a n g e ，o t h e r sc a n n o tb eu s e d 4 s u g g e s t e dt oe x p a n ds a m p l es i z eo fs n p c 9 3 6 tl o c it of u r t h e rs t u d y k e yw o r d s ：a c u t em o u n t a i ns i c k n e s s ( a m s ) v a s c u l a re n d o t h e l i a lg r o w t hf a c t o r( v e g f )s i n g l en u c l e o t i d ep o l y m o r p h i s m ( s n p )r e s t r i c t i o nf r a g m e n tl e n g t hp o l y m o r p h i s m ( r f l p ) h y p o x i at r a i n i n gw r i t t e nb yp a n gs h i h u as u p e r v i s e db yw a n gw e i q u n低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响i 前言1 前言1 1 研究背景低氧训练一直是国内外研究热点。低氧训练作为提高运动能力的训练方法已有近半个世纪的历史，对低氧训练的理论研究已从组织水平进入到基因水平，并把缺氧诱导基因的表达调控作为切入点，随着社会、体育和军事活动的增加，深入认识低氧适应机制。进入高原的人越来越多，高原反应问题日渐突出，亟待寻找有效方法解决。急性高原反应( a c u t em o u n t a i ns i c k n e s s ，a m s )是指高原暴露时，因高原低氧而在数小时至数天内出现的临床症候群，症? 次包括头痛、恶心、食欲减退、疲倦、眼花及睡眠障碍等。家族研究结果表明，a m s 的发生具有遗传易感性。然而，a m s 的发生机制尚不清楚。目前公认的发生机制是：低氧血症。高海拔地区空气稀薄，大气中氧分压降低，肺泡内氧分压也降低，直接影响到肺泡气体交换、血液载氧和氧合血红蛋白在组织内的释放速度，造成供氧不足，产生缺氧。h a c k e r 和r o a c h 提出了一个很有吸引力的假设束解释a m s的发生：缺氧一低氧血症一脑血流增加，毛细血管压增高和或脑血量增加和或血脑屏障渗透性增加一脑肿胀一脑脊液缓冲不充分一a m s 发生。由此可知高原缺氧是a m s 的重要启动因素之一。已知机体在缺氧条件下，会产生组织学、血液动力学等一系列代偿性应急反应。组织代偿的主要方式之一即毛细血管增生以增加血供、改善缺血缺氧；还能缩短氧从毛细血管向组织细胞弥散的距离，增加组织供氧量。因此，毛细血管新生是机体在组织水平上适应低氧、维持和提高机能的重要机制之一。v e g f 是近些年发现的一种能特异作用于血管内皮细胞的强促细胞分裂素和促血管生成因子，是目前公认的最重要的促血管增生的因子。影响毛细血管新生的因素中，当今学者公认，缺氧是a m s 发生最主要的诱因。由于缺氧也是迄今为止所发现的最强调控v e g f 基因表达的因素，并鉴于v e g f 在低氧环境中生物学特性和功能，研究人员一直在努力探寻a m s 的发生与v e g f 的关联性。a m s 的发生及其低氧习服是否与v e g f 基因多态性有关，此方面研究较少，国内更是空白。因此，探寻a m s发生及其低氧习服效果的v e g f 基因某些位点的遗传学标记，为深刻理解低氧训l 前言低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响练减轻a m s 发生机制提供实验依据，为未来a m s 的个性化预防和控制提供可行性方案。为此，本研究根据汉族男大学生v e g f 基因s n p c + 4 0 5 g 、s n p c 2 5 7 8 a 和s n p c 9 3 6 t 位点的不同基因型进行分组( p c r r f l p 法) ，并对其进行3 w e e k ( 2 h d ，4 d w ) 渐进式低氧训练，对不同基因型组低氧训练前后急性低氧运动和暴露过程中a m s 发生( l l s 量表评价) 及其氧运输系统相关指标( s p 0 2 、h r 、v c 、f e v l )进行比较研究，旨在探讨低氧训练对v e g f 基因不同基因型( s n p c + 4 0 5 g 、s n p c 2 5 7 8 a 和s n p c 9 3 6 t 位点) 携带者低氧反应的影响。1 2 文献综述急性高原反应( a c u t em o u n t a i ns i c k n e s s ，a m s ) 是指高原暴露时，因高原低氧而在数小时至数天内出现的临床症候群，症状包括头痛、恶心、食欲减退、疲倦、眼花及睡眠障碍。临床表现从轻微到严重可分为急性轻症高原病( b e n i g nf o r mo fa c u t em o u n t a i ns i c k n e s so ra c u t em i l da l t i t u d ed i s e a s e ，a m s ) 、高原肺水肿( h i 曲a l t i t u d ep u l m o n a r ye d e m a ，h a p e ) 和高原脑水肿( h i 曲a l t i t u d ec e r e b r a le d e m a ，h a c e ) 。随着军事、旅游、科考、体育活动日益增加，进入高原的人不断增多，急性高原反应越来越受人们关注，研究减缓急性高原反应的途径和机理具有重要的现实意义。a m s 的发生机制很复杂，尚不明确。目前公认的发生机制是：低氧血症。高海拔地区空气稀薄，大气中氧分压降低，肺泡内氧分压也降低，直接影响到肺泡气体交换、血液载氧和氧合血红蛋白在组织内的释放速度，造成供氧不足，产生缺氧。h a c k e t t 和r o a c h 提出了一个很有吸引力的假设来解释a m s 的发生：缺氧一低氧血症一脑血流增加，毛细血管压增高和或脑血量增d n l n l 或血脑屏障渗透性增加一脑肿胀一脑脊液缓冲不充分一a m s 发生l i l 。当今学者公认，缺氧是a m s 发生最主要的诱因。由于缺氧也是迄今为止所发现的最强调控v e g f 基因表达的因素，鉴于v e g f 在低氧环境中生物学特性和功能，研究人员一直在努力探寻a m s 的发生与v e g f 的关联性。1 2 1v e g f 生物学概述血管内皮细胞生长因子( v a s c u l a re n d o t h e l i a lg r o w t hf a c t o r ，v e g f ) 是s e n g e r 等 2 1 19 8 3年率先从肿瘤腹水中发现的，是分子量4 0 5 0 k d 的糖蛋白。具有很强的促进血管内皮细胞分裂增生的能力，并能增强毛细血管的通透性【3 】。j 下如2 0 0 0 年自然杂志著文：“迄今为止，只有v e g f 具有高度特异且有效的促新生血管形成的作用。低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响i 前言v e g f 是一种受低氧诱导的低氧反应性基因，其生物学效应是通过与靶器官上特异性受体结合，引发一系列细胞内信号传递，最终导致细胞分裂、移动来促进血管生成的。v e g f 在个体胚胎发育过程中就有所表达，主要分布于肺肾、脾、心、肾上腺、胰腺、肠肝、辜丸、皮肤、肌肉、脑。在成年人的j 下常生理状态下，由于血管生成被关闭，多数组织v e g f 呈低水平表达；一些代谢旺盛，供血丰富的组织v e g f表达稍高【4 1 。由于v e g f 重要的生理学功能，它的研究直受人们的关注，且多集中在肿瘤、糖尿病性视网膜血管增生、类风湿关节炎等疾病的发展以及在冠心病、肢体动脉闭塞症等缺血性疾病临床转归与治疗，而对模拟高原低氧环境下减缓低氧反应的研究还比较罕见。v e g f 家族包括v e g f a ( 又称为v e g f ) 、p l g f( p l a c e n t a lg r o w t hf a c t o r ) 、v e g f b 、v e g f c 、v e g f - d 和v e g f - e 。其中v e g f c 、d 作用于淋巴管内皮细胞，v e g f a 、b 、e 和p l g f 主要作用于血管内皮细胞。人类v e g f 基因位于染色体6 p 2 1 3 ，由8 个外显子和7 个内含子组成，长约1 4 k b 。v e g f 为一种同源二聚体糖蛋白，两条链通过二硫键连接起来，其转录起始点位于转译起始密码子上游1 0 3 8 b p 处。在基因转录过程中，由于v e g f m r n a 的差异剪切，可形成7 种不同的蛋白异构体：v e g f 2 0 6 ，v e g f l 8 9 ，v e g f l 8 3 、v e g f l 6 5 ，v e g f l 4 8 、v e g f l 4 5 ，v e g f l 2 1 。其中v e g f l 6 5 是最重要和功能最突出的亚型，常常用来研究v e g f 的生物学作用。v e g f l 2 1 、v e g f l 4 5 、v e g f l 6 5 是分泌性蛋白质，能全部或部分有效地从细胞中分泌出去：其余的都结合在质膜、或基底膜上含有肝素的蛋白聚糖上。研究发现肝素结合区域对于保持v e g f 功能的完整是不可或缺的，k e ”等1 5 j认为无论是m r n a 水平还是蛋白水平引起的肝素结合位点的缺失都可以使v e g f的生物活性显著下降。1 2 2v e g f 生物学功能及信号传导途径1 2 2 1v e g f 的生物学功能1 2 2 1 1 促进血管新生血管新生( a n g i o g e n e s i s ) 涉及多个环节：内皮细胞的激活、增殖、迁移，基底膜的降解，管腔的出现及原始血管网形成，随后的新生血管网的吸收和改建，并与周围的荃质紧密结合从而使新生血管逐渐成熟i 6 1 。这是一个复杂的过程，而v e g f 直接或间接的参与调节毛细血管生成的所有过程。l 前言低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响v e g f 可以促进动脉、静脉，以及淋巴管来源的内皮细胞的生长，从而促进血管生成f 7 】。它能高度特异地作用于血管内皮细胞有丝分裂原，是上调血管生成的重要因子。通过与受体结合使血管内皮增殖。同时，通过增加细胞外基质对血管起作用。血管内皮细胞是v e g f 发挥作用的主要靶细胞，但是v e g f 也可以作用于其它一些细胞并发挥促有丝分裂作用，如肺泡i i 型细胞、淋巴细胞等。1 2 2 1 2 增加血管通透性v e g f 可增加毛细血管后静脉和小静脉的通透性，是已知最强的血管通透剂。其机制可能是内皮细胞胞质中一些v v o ( v a s c u l a r - v a s c u l a r o r g a n d i e ) 的作用。血管通透性增高可引起一些炎症反应，同时微血管通透性增高可引起血浆蛋白渗出到血管间隙，外漏的纤维蛋白原凝固成纤维蛋白而沉积，后者作为临时性基质可支持新生血管的生长。1 2 2 1 3 改变细胞外基质v e g f 可诱导内皮细胞表达血浆蛋白溶酶原激活物及血浆溶酶原激活物抑制剂，以及诱导组织因子、基质胶原酶等在内皮的表达，激发因子从内皮细胞中释放。这些作用可以改变细胞外基质，使其更易于血管的生成。1 2 2 1 4 维持血管功能v e g f 作为一种局部内生性调节剂，起着维护血管正常状态及完整性的作用。它可刺激内皮细胞产生一氧化氮，并使其浓度呈剂量依赖性升高，从而起到维持血管功能的作用。1 2 2 1 5 其它v e g f 可较显著的延长血管内皮细胞的寿命，并且可以通过干扰树突细胞的成熟而影响肿瘤免疫。1 2 2 2 低氧诱导v e g f 表达的信号转导途径v e g f 与靶器官特异性受体结合后，细胞内多种蛋白质磷酸化，利用位于胞膜附近的磷酸酪氨酸残基和含羧基的肽链尾部区域，通过多种信号传递机制，将信息传至细胞核，促进胸腺嘧啶脱氧核苷掺入d n a 的合成中。1 2 2 2 1 细胞分裂素活化蛋白激酶( m i t o g e n a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e ，m a p k )的激活途径m a p k 属于经典的信号转导通路，是一组可以被多种细胞外信号激活的蛋白丝氨酸激酶，处于胞浆信号转导通路的终术位置，活化后转到核内，作用于核内4低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响l 前言转录因子，调节基因表达。m a p k 主要参与生长因子、激素、细胞因子和应激等各种刺激下细胞的反应，以及细胞的生长、分化等过程【8 】。v e g f 与受体结合后，诱导m a p k 的激活，其原因可能为：在大多数内皮细胞中，m a p k 激活是通过蛋白激酶c ( p r o t e i nk i n a s ec e p s i l o n ，p k c ) 依赖途径；也有学者认为【9 】在v e g f 激活的内皮细胞中存在激活的r a s 鸟嘌呤核酸交换因子s o s ，也就是说v e g f 与受体结合后，受体磷酸化，然后活化r a s ，由r a s 相继激活m a p k 。1 2 2 2 2 蛋白激酶c ( p r o t e i nk i n a s ec e p s i l o n ，p k c ) 途径p k c 是与细胞增殖有关的蛋白激酶，介导细胞生长和增殖的信息传递，调节核基因表达。细胞培养和体外实验都证明p k c 存在于细胞膜和细跑浆中，在胞浆中呈钝化状态，只有转移至细胞膜上才呈激活状态。k e v i n 研究表明【1 们，常氧时加入p k c 激活剂p m a 能促进细胞v e g f 表达，但没有报道低氧时v e g f 表达升高是否与p k c 有关。而杨曦明等研究显示【】，低氧可刺激肺动脉内皮细胞p k c 激活，使细胞膜p k c 活性明显提高，并持续6 小时，而胞浆p k c 活性下降，v e g f蛋白表达明显升高。加入p k c 抑制剂后，低氧不再诱导v e g f 表达。与之相对照，加p k c 抑制剂后常氧培养内皮细胞，胞浆、膜上的p k c 活性及培养液中v e g f水均较前者无显著差异。提示：低氧时p k c 激活v e g f 蛋白的上调表达。p k c 的膜转移和激活的前提条件是：细胞内c e + 浓度达到一定水平。因此可以推测：低氧首先引起细胞内游离c e + 浓度升高，之后高于生理浓度的c a 2 十引发胞浆p k c 转移至膜上而被激活，激活的p k c 磷酸化底物蛋白，导致其他蛋白激酶或转录因子激活，最后调控靶基因v e g f 转录表达。1 2 2 2 3 p 1 3 k _ - a k t 厂p k b 途径v e g f 可通过p 1 3 k - a k t p k b 途径激活血管内皮细胞中的一氧化氮合酶( e n o s ) 。e n o s 催化l 精氨酸和分子氧生成一氧化氮( n o ) 和l 瓜氨酸。n o是一种气体信号分子，能促使血管平滑肌松弛，从而维持血管基础舒缩状态。p 1 3 k 由p 8 5 和p 1 1 0 两个亚基组成的异源二聚体。有研究报道p 1 3 k 可被v e g f活化，且不依赖于p k c 。激活的p 1 3 k 可催化细胞膜上磷脂酰肌醇4 ，5 二磷酸( p i p 2 )的3 位磷酸化，生成磷脂酰肌醇3 ，4 ，5 三磷酸( p i p 3 ) ，p i p 3 通过与a k t p k b 功能区相结合，使a k v p k b 从胞浆转位到细胞膜，胞浆中依赖p i p 3 的蛋白激酶( p d k )也借助自身的p h 功能区与p i p 3 结合，从而使a k v p k b 与p d k 接近，在p d k 的催化下，a k t p k b 激酶区的苏氨酸或丝氨酸被磷酸化，a k t p k b 被激活【1 2 1 。l 前言低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响1 2 2 2 4s t a t s 途径s t a t s 是一种潜伏的胞浆转录因子。细胞转染实验发现v e g f r - 1 和v e g f r 2都是s t a t 3 和s t a t 的激活剂，然而s t a t l 不能被v e g f r s 激活。这条途径在内皮细胞生物行为的作用机制还不清楚。1 2 3 低氧调控v e g f 基因表达的可能机制缺氧是迄今为止所发现的最强调控v e g f 基因表达的因素。低氧环境中，机体缺氧刺激氧感受器，如血红素蛋白、h i f 1 、氧敏感离子通道，通过第二信使即信使分子激活v e g f 上游基因，最后使v e g f 转录表达上升。其机制可能有：1 2 3 1 低氧诱导因子l ( h y p o x i a i n d u c i b l ef a c t o r ，h i f 1 ) 调节机制受h i f 1 调节的基因涉及细胞的能量代谢、离子代谢、儿茶酚胺代谢、血管的发生及舒缩控制等，其中h i f 1 调节v e g f 表达是v e g f 基因调控的常规机制，且与促红细胞生成素( e p o ) 受缺氧诱导的机制相似。s e m e n z a 等首次发现【1 3 】，缺氧诱导产生了一种能与促红细胞生成素( e p o ) 3 端增强子特异结合的d n a 蛋白，当恢复为常氧环境后，此蛋白的d n a 结合活性迅速丧失，该d n a 结合蛋白( 转录因子) 称之为低氧诱导因子( h i f 1 ) ，而e p 0 3 增强子这一部分d n a 序列后来被定义为低氧反应元件( h i 也) 。低氧时，h i f 1 作为一转录因子，在组织细胞中广泛表达。它和v e g f 的h r e 上的h i f 1 结合位点结合，介导低氧反应。v e g f基因的h i f 1 结合位点位于5 启动子。它的核心序列是5 - c g t g 3 ，此位点的突变会影响基因的低氧诱导l l 引。s e m e n z a 1 3 】还提出：仅有h i f 1 结合位点，还不能进行低氧诱导，在低氧反应基因上还必须有一系列相互作用的转录因子的组合，如e p o 基因转录中的h n f 4 。低氧情况下，h i f 1a 的活化，诱导c b p p 3 0 0 进入细胞核发挥转录衔接子的作用，与h i f 1 结合，将信号传递给启动子，从而保证v e g f 的转录表达升高。1 2 3 2v e g f m r n a 稳定性增强几乎所有生物的信使r n a ( m r n a ) 的稳定性都影响基因表达。哺乳动物细胞m r n a 的半衰期，因受到低氧、饥饿、病毒感染等不同环境刺激而不同，从而影响特异基因的表达，使细胞对环境改变更加适应。常氧时v e g f m r n a 的半衰期为3 0 4 5 m i n ，但在缺氧条件下可增至6 8 h ，使得v e g f m r n a 的稳定性增强，提高v e g f 蛋白的表达。这可能与v e g f m r n a6低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响l 前言的3 非翻译区内富含a u 元件( a d e n y l a t e u r i d y l a t e r ic h e l e m e n t ，a r e ) 及5 非翻译区存在个可变转录起始点以及它下游的一个内部核糖体插入位点( i r e s ) 有关。人的v e g f l 6 5 m r n a 是一个3 7 k b 的转录产物，包含一个2 2 k b 的编码区及一个1 5 k b 的3 u t r 。低氧时，v e g f m r n a 半衰期大大增加，体外降解试验证实，从v e g f 3 u t r 中去除a r e 可显著增加v e g f m r n a 的稳定性。相反，相对稳定的m r n a 中插入v e g f 3 u t r ，其稳定性显著下降”j 。研究发现，3 4 k d 的鼠v e g fa r e 结合蛋白或结合因子即h u r ，同6 0 0 碱基的a r e 中的一个4 5 碱基结构相互作用，在低氧时发挥稳定m r n a 作用【1 6 】。抑制h u r 表达可消除低氧引起的v e g f m r n a 稳定性增强，而il u r 过度表达可增加其稳定性，表明低氧时h u r 在v e g f m r n a 的稳定性方面具有重要作用。学者还发现在v e g fm r n a 的5 端非翻译区的某些位点也参与调节缺氧诱导v e g f 转录上调1 1 7 】。在5 端非翻译区存在一个可变转录起始点及它下游的一个i r e s 。在缺氧发生时，v e g f m r n a 的i r e s 不会消失，它可使核糖体扫描m r n a 以完成c a p ( m r n a 的帽状结构) 的独立翻译过程。这是v e g f 具备对缺氧高效，灵敏反应的又一个重要原因。总之，m r n a 稳定机制是低氧时v e g f m r n a 维持高水平的重要因素之一，需要多种蛋白质共同作用加强m r n a 的稳定。1 2 3 3v e g f 翻译增强s t e i n 等发现【1 8 j ，低氧状态下，v e g f 基因翻译的场所核糖体存在一种应急通道，这个通道不依赖m r n a 5 端帽结构的基因翻译形式。因此可增强v e g f 蛋白的表达。1 2 4 低氧对v e g f 的影响血管内皮生长因子具有促血管内皮细胞分裂、诱发血管形成及增加血管通透性的功能。是目前公认的最强的一种促血管生成的细胞分裂素，受低氧诱导。其表达量与环境氧浓度密切相关，通常人们认为：常氧时v e g f 呈低表达，主要作用是维持血管密度平衡；低氧时其表达显著增高，促进微血管的生成【1 9 】。但国内外的研究结果并不如此简单划一，而是因低氧时间、程度、有无其他刺激因素( 如运动) 或针对不同的对象而表现不同。7l 前言低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响1 2 4 1 急性低氧对v e g f 的影响研究表明：急性低氧可促进v e g f 表达增高，且是速发效应( 早期基因反应) ，延长暴露低氧时间( 如几周) ，最终可导致v e g f 转录下调。t u d e r 等【2 0 】研究发现急性低氧2 小时，即可引起肺组织v e g f m r n a 的显著增加，并认为v e g f 在伴有血管增生的低氧性肺动脉高压肺血管重建中发挥着重要的作用。k u o 等1 2 i 】在研究小鼠低氧( 5 0 0 0 m ) 0 、0 5 、1 、2 、4 、7 和2 1 天，脑部微血管密度、v e g f m r n a和v e g f 蛋白的变化时发现：3 h 内低氧可引起脑组织内v e g f m r n a 显著上调，而v e g f 蛋白开始表达出现在1 2 h ，几天内二者都达最高峰，而约l 周左右恢复基础水平。即急性低氧可提高v e g f m r n a 的水平，而且v e g fm r n a 表达改变是速发效应，从出现表达增强到达到峰值乃至开始下降，反应可迅速在几个小时之内发生。1 2 4 2 慢性低氧对v e g f 的影响慢性低氧对v e g f 表达的影响，目前的研究结果并不一致。大多数学者认为，随低氧时间延长，v e g f 表达下降或不升。k u o 等【2 l 】研究表明，持续低氧7 天以后，v e g f m r n a 、v e g f 从升高恢复到基础水平，持续升高的v e g f 表达不是持续慢性低氧下保持血管密度增高的必需条件。并认为，延长脑低氧暴露时间，v e g f表达主要受代谢性负反馈调节机制而不是动脉氧分压机制的控制，使表达恢复到基础水平，以免微血管过度增长。很多研究工作都强有力地支持此负反馈假说。1 2 2 2 3 2 4 2 5 1 但也有学者认为，慢性低氧可促进v e g f 表达增高，促进微血管新生。黄庆愿等【2 6 】观察大鼠在模拟海拔5 0 0 0 m 时发现：急性低氧5 天时，心肌毛细血管未新生，1 5 天以后，毛细血管增生，心脏代偿能力提高。提示，低氧促毛细血管增生是机体适应低氧的代偿性反应，但需要一定的时f j ( 1 5 天) 。高文祥研究结果支持以上的结论【2 7 】：长期低氧可促进毛细血管增生，尤其在心、脑和骨骼肌血管增生更显著，从而缩短血氧弥散到细胞的距离，增加对细胞的供氧量。n e u f e r 提出用“在一定的基因表达中，基因的转录激活是瞬时的，可伴有反映问歇瞬时变化的积聚效应 1 2 8 1 来解释这一结论。1 2 5 低氧运动对v e g f 的影响训练的本质就是给人体施加运动负荷，使之产生适应，并提高运动能力的不断渐进的过程。低氧训练成为一个有效训练手段的原因就在于人体承受来自训练强度和环境缺氧两个方面的负荷，因此产生了比单- i ) t l 练刺激更高水平的适应。8低氧训练对v e g f 基因不同基因型携带者急性高原反应的影响l 前言运动训练和或低氧环境下，机体适应的主要表现之- - 毛细血管的增生，毛细血管的增生能缩短氧从毛细血管向组织弥散的距离，是提高机体机能的重要机制之一。影响毛细血管增生的因素很多，v e g f 是国际上公认的最重要的促血管增生因子。因此尽管已发现的促血管新生因子有很多，且发挥着不同的功能，但大多数学者还是集中在对v e g f 的研究上。1 2 5 1 急性低氧运动对v e g f 的影响b r e e n 等 2 9 】发现一次常氧急性运动能显著提高v e g f m r n a 水平，低氧安静组v e g f 水平增加了一倍，低氧运动组比常氧运动组更能增加v e g f m r n a 水平。提示低氧与运动对v e g f m r n a 水平的提高具有协同作用。同时发现，4 小时后v e g f m r n a 水平进行性下降，8 小时后恢复正常，高强度运动组比低强度运动组v e g f 基因表达升高更明显。所以认为，剧烈运动诱导的v e g f m r n a 的效果是一个早期基因反应，其中跟v e g f m r n a 的短暂的半衰期相符合，且依赖运动强度。o l f e r t l 3 0 1 等对常氧、慢性低氧八周的大鼠进行了急性运动研究，发现，低氧急性一次性运动( 大鼠腓肠肌) 可显著提高v e g f m r n a 的同时，慢性低氧会减弱大鼠v e g f m r n a 对急性运动的升高反应。1 2 5 2 慢性低氧运动i ) l l 练对v e g f 的影响a s a n o 等【3 l 】研究8 人3 周高原训练( 1 8 8 6 m ，游泳) ，发现，训练开始血清v e g f水平显著升高，第l o 天先出现短暂的下降，随后显著性升高直至l j l 9 天达到峰值，回平原后血清v e g f 逐渐下落。但g u n g a 等【3 2 】研究发现低氧环境下( 4 7 2 2 m ) 马拉松跑者血清v e g f 水平则明显降低。h o p p e l e 等【3 3 】报道了运动员经过6 周的低住高训，骨骼肌h i f 1qm r n a 、v e g f m r n a 以及肌红蛋白m r n a 均明显上调，且毛细血管也明显增生，该结果提示了低氧训练导致骨骼肌氧转运能力的增加。而j o f f r e y 等【3 4 j 发现1 5 名高水平的男性长跑运动员进行6 周的间歇性低氧训练后，骨骼肌v e g f m r n a 却无明显变化。在一项模拟高原训练( 3 8 5 0 m ) 的研究中【3 5 1 ，成年男子进行功率自行车训练6周( 5 次周，强度：8 2 4 7 8 4 v 0 2 ) ，发现，毛细血管新生与低氧的相关性l g i ) l i练强度大。综上所述，慢