关键词:
高原
低氧
microRNA
高原红细胞增多症
急性高原反应
急性高山病
易感性预测
摘要:
研究背景我国是世界上高原面积最大,常住人口最多的国家,有6000多万人居住在高原地区。随着高原地区社会经济和国防事业的日益发展,现在每年都有超过1000万人从平原进入高原从事旅游、商贸、建设和军事戍守。高原自然环境恶劣,低压低氧可导致急性高山病(又称急性高原反应)(acute mountain sickness,AMS)和高原红细胞增多症(high altitude polycythemia,HAPC)等疾病高发,严重损害身体健康。AMS是指从平原急进至高原(海拔高度2500 m以上)人群,出现由缺氧引起的以剧烈头痛、头晕、恶心等神经症状为典型表现的一种急性高原病。该病的发病率高,据国内外多项研究显示,AMS发病率高达30%-90%。同时,其危害性很大,轻者显著降低急进高原人的作业能力,影响日常工作,重者可以发展成为高致死率的高原脑水肿(high altitude cerebral edema,HACE),危及生命安全。因此,AMS已经成为威胁急进高原军民身体健康的主要疾病。HAPC是一种以红细胞过度增生为主要特征的常见慢性高原病,在久居3000-4500 m高原人群中,其发病率为1.21%-24.0%。HAPC对人体具有很大危害性,过度增生的红细胞会引起微循环障碍,造成各器官缺氧损伤;损伤严重者,甚至会发生各脏器血栓栓塞,导致猝死。因此,HAPC高发已经成为严重威胁久居高原军民的重大公共卫生问题。目前对于AMS与HAPC治疗,尚无特异性高、副作用低的治疗药物可用,因此疾病的早期预防具有重要意义。然而,目前对于AMS与HAPC发病风险预测也缺乏特异性强、灵敏性高的生物标志物。究其原因,以往对AMS与HAPC的研究主要集中于生理反应差异、生化代谢改变及病理形态异常等方面,而对其分子生物学机制缺乏系统性探究。因此,从新角度深入研究AMS与HAPC的发病相关分子生物学机制,寻找可能防治靶点及高效的预测标志物,对于维护我国高原军民健康、促进高原地区社会经济和国防事业的发展具有重大的现实意义。近年来,有关microRNA对基因表达调控及其在疾病发病机制中的作用受到广泛关注。microRNA是一类广泛存在于真核细胞中,长度为18-24个核苷酸的内源性小分子非编码RNA。该分子在基因表达调控网络中处于节点位置,通过转录或转录后抑制的方式,调控机体超过30%的编码蛋白质基因。低氧可以引起多种microRNA的表达变化,且许多microRNA参与了缺氧代偿性生理调节与缺氧病理生理学过程。现已发现,microRNA表达异常与冠心病、脑卒中、肝肾缺血损伤、急性呼窘迫症等多种缺氧相关疾病的发生密切相关。这些研究为阐明疾病发病机制和寻找有效的防治靶点提供了全新的思路。然而,microRNA在AMS发病机制中起到什么作用?其是否能作为预测AMS发病风险的高效生物标志物?目前尚缺乏研究。同时,microRNA还参与红系细胞的增殖、分化和成熟,并在真性红细胞增多症、继发性红细胞增多症及骨髓增殖性肿瘤等多种血液疾病的发病中起到重要的作用。然而,microRNA是否参与HAPC这种高原特殊环境中的血液系统疾病的发生发展?目前,也缺乏系统的研究。因此,本文围绕“microRNA在AMS和HAPC中的表达特征及其在疾病发病机制中的作用”这一主题,从下述五部分进行研究。第一部分,采用microRNA表达谱芯片对急性高原低氧暴露后AMS患者和不发病者的血浆标本进行检测,以揭示AMS患者的microRNA表达谱特征。并进一步对AMS发病相关microRNA的靶基因进行GO和KEGG富集分析,以探究这些microRNA所调控的分子生物学过程及信号通路,为AMS发病机制研究提供新的思路。第二部分,以AMS患者体内显著上调的miR-181b-5p为研究分子,分别在小鼠高原脑水肿(high altitude cerebral edema,HACE)模型上对miR-181b-5p的变化进行检测(注:HACE是重症AMS发展而来,目前研究认为二者主要在病情的严重程度不同,而发病机制基本相同,再者由于AMS动物疾病模型的缺乏,故本研究选用HACE模型进行研究);并进一步在细胞模型上对miR-181b-5p进行分子生物学实验,明确其在AMS炎症相关发病机制中所起的作用,为AMS治疗寻找新的靶点。第三部分,在AMS患者和不发病者平原时(急性低氧暴露前)血浆和唾液标本中进行 microRNA 实时定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测,为AMS发病风险预测寻找高效生物标志物。第四部分,对HAPC患者和同海拔健康对照的血浆标本进行外泌体RNA-seq检测,以揭示HAPC患者的血浆外泌体micro