高原世居藏族与移居汉族胎盘线粒体能量代谢的比较研究

摘要

世居高原的藏族人群居住高原年代最长且较为封闭，他们具有更完善的氧运输和氧利用的能力，胎儿在宫内发育迟缓少、婴儿出生体重较重、新生儿氧合效率高，是目前公认对于高原低氧环境适应(adaptation)最好的民族。 有关世居藏族高原低氧适应的机制目前还不清楚。以往的研究显示，高原世居藏族与移居汉族相比，做同等量的功时藏族的耗氧量显著低于汉族，提示藏族在组织、细胞水平对氧的利用率更高，可能是其高原适应的重要机制。我们的研究还发现，线粒体结构和功能的改变是动物习服(acclimatization)低氧环境的重要机制。青藏高原世居藏族在高原低氧环境下已经生活了至少25 000年，且由于历史上青藏高原地理环境的封闭性和藏族婚俗的对外隔离性，其遗传学特性得以很好地保存下来。我们推测，世居高原藏族线粒体对于低氧环境的适应性改变可能通过自然选择的作用固定下来，并由此获得了较其他高原世居人群和移居人群更好的对高原低氧环境的适应能力。不过，对于线粒体的研究多在实验动物上进行，关于高原世居者线粒体在低氧适应机制中的作用迄今国内、外均未见文献报道。为此，我们首次在西藏高原地区研究和比较了高原世居藏族和移居汉族胎盘线粒体能量代谢功能，为探索世居高原藏族低氧适应的本质提供新的线索和思路。 方法： 纳入标准月经周期规律、末次月经明确、无烟酒嗜好、孕期37～42周，无高血压、糖尿病、心肺疾病、遗传病及传染病的世居藏族和移居汉族产妇。自愿者分为高原世居藏族组(T组)和高原移居汉族组(H组)，两组产妇年龄、体重指数相匹配。比较二组产妇胎盘体积，胎盘重量，胎盘系数，比较二组新生儿低体重出生率，新生儿出生体重和身长。 分离提取胎盘线粒体，利用透射电子显微镜观察二组胎盘组织线粒体的超微结构，以Clark氧电极法测定线粒体氧化呼吸活性、复合体Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ活性，以定磷法测定F<,0>-F<,1>ATP酶活性，高效液相法(HPLC)分析胎盘组织及胎盘线粒体内腺苷酸含量，罗丹明123荧光流动透析法测线粒体膜电位，反转录PCR检测ANTmRNA表达量，Westernblot测定ANT蛋白表达，<'3>H-ADP摄入法测定ANT的转运速率。 结果： 1．世居藏族胎盘体积，重量和胎盘系数显著高于移居汉族，世居藏族新生儿出生体重和身长显著高于移居汉族，世居藏族新生儿低体重出生率显著低于移居汉族。 2．胎盘线粒体电镜观察：高原藏族线粒体大部分完整，偶尔有线粒体肿胀，空泡移居汉族线粒体广泛肿胀，空泡化，嵴脱落有些可见少量细胞核成分，大多细胞胞浆疏松。 3．世居藏族胎盘光镜下表现：绒毛直径较小，表面积增加：绒毛间含丰富的毛细血管，呈血窦样扩张；合体结节形成。移居汉族胎盘光镜下表现：绒毛间质水肿；绒毛间质血管减少；绒毛纤维素增多。 4．世居藏族胎盘线粒体复合体Ⅰ,Ⅱ及F<,0>F<,1>-ATP酶活性显著高于移居汉族。 5．世居藏族胎盘线粒体三态呼吸ST<,3>，呼吸控制率RCR，氧化磷酸化效率OPR显著高于移居汉族。 6．世居藏族胎盘线粒体膜电位，胎盘线粒体ATP含量，胎盘组织腺苷酸池ATP/ADP和能荷都高于移居汉族。 7．移居汉族ANTmRNA表达显著高于世居藏族。二组ANT的蛋白表达没有差异，世居藏族ANT转运活性显著高于移居汉族。 结论： 1．高原环境影响移居汉族胎儿宫内的生长发育。因此，有必要进一步探索高原环境对移居汉族胎儿生长发育的影响机制，以利于加强移居者围产期保健，降低高原缺氧环境对移居者胎儿生长发育的不良影响。 2．在高原缺氧环境中，与世居藏族相比，移居汉族胎盘线粒体呼吸链复合体Ⅰ,Ⅱ的酶活性和3态呼吸氧耗速率显著降低，膜电位降低，从而导致氧化磷酸化效率降低，线粒体ATP的合成减少。 3．与世居藏族相比，移居汉族胎盘在缺氧环境中，基础氧耗没有增加，ANT核反应增强，这可能是移居汉族高原习服的机制。 4．世居藏族胎盘线粒体能量的生成高于移居汉族，这可能是世居藏族对慢性低氧适应的重要机制。

目录

论文说明：英文缩写一览表

声明

摘要

前言

第一部分高原环境对世居藏族和移居汉族胎儿生长发育的影响

前言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第二部分世居藏族和移居汉族胎盘线粒体ATP生成的比较研究

前言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第三部分世居藏族和移居汉族胎盘线粒体ANT活性的比较研究

前言

材料与方法

结果

讨论

全文结论

致谢

照片

参考文献

文献综述一线粒体腺苷酸转移酶的结构及其功能

文献综述二胎盘发育对环境的适应性反应及其与胎儿发育程序的关系

博士在读期间发表论文