比较转录组揭示高原鼠兔低氧性肺血管收缩反应钝化关键基因

Exposure to high altitude causes hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV) in plain animals. However, Plateau pika develops blunted hypoxic pulmonary vasoconstriction (bHPV) to acclimatize to hypoxic stress in comparison with plain animals. At present, the intrinsic mechanisms between bHPV and the endogenous NO, CO, and H2S, which were considered as gasotransmitters, as well as key genes involving bHPV remain unexplained in Plateau pika. In this study, real-time levels of endogenous gas molecules and gene expression of lung in plateau pika and Wistar rats exposed to hypoxia are designed to probe the key genes and interactions among gaseous signaling molecules via comparative transcriptome and comparative physiological methods. The results are assumed to illustrate the molecular mechanisms of bHPV in Plateau pika, and identify potential target genes for HPV-associated mountain sickness(MS), such as pulmonary hypertension and pulmonary edema.

慢性低氧暴露下，平原动物易产生低氧性肺血管收缩。与平原动物不同，高原鼠兔慢性低氧胁迫下表现为肺血管收缩反应钝化（blunted Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction, bHPV）。作为一种特殊的生理适应机制，高原鼠兔bHPV相关关键基因及其表达变化、bHPV与内源性气体信号分子——NO、CO和H2S的关系仍知之甚少。本项目以平原动物Wistar大鼠为参照，采用比较转录组学和比较生理生化学相关研究方法，对低氧刺激下高原鼠兔内源性气体分子的动态变化以及肺组织基因表达水平进行种间和种内比较，分析基因表达水平、内源性气体分子含量与肺动脉压、肺血管结构变化的关联并验证关键基因，揭示高原鼠兔bHPV的气体分子基础以及参与bHPV的关键基因与映射通路。课题从新的视角阐述高原鼠兔bHPV的分子机制，将为HPV相关高原病如肺动脉高压、肺水肿等的研究与防治提供靶基因。

慢性低氧暴露下，平原动物易产生低氧性肺血管收缩。与平原动物不同，高原鼠兔慢性低氧胁迫下表现为肺血管收缩反应钝化（blunted Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction, bHPV）。作为一种特殊的生理适应机制，高原鼠兔bHPV相关关键基因及其表达变化、bHPV与内源性气体信号分子——NO、CO和H2S的关系仍知之甚少。本项目以平原动物SD大鼠为参照，采用比较转录组学和比较生理生化学相关研究方法，对低氧刺激下高原鼠兔内源性气体分子的动态变化以及肺组织基因表达水平进行种间和种内比较，分析基因表达水平、内源性气体分子含量与肺动脉压、肺血管结构变化的关联并验证关键基因，揭示高原鼠兔bHPV的气体分子基础以及参与bHPV的关键基因与映射通路。课题从新的视角阐述高原鼠兔bHPV的分子机制，将为HPV相关高原病如肺动脉高压、肺水肿等的研究与防治提供靶基因。对3种内源性气体分子进行浓度测定，发现3种内源性气体分子在低氧条件下的浓度变化具有物种特异性。纵向与横向比较揭示了CO、NO在高原鼠兔低氧适应过程中所起到的作用，提示H2S可能在高原鼠兔低氧适应的过程中扮演着更为重要的角色。通过原代培养，得到了得到了肺微血管内皮细胞。通过高通量测序，获得了高原鼠兔全长转录本信息，差异基因筛选分析、QRT-PCR和WB以及细胞水平检测，我们得到Apelin、PECAM-1、CX40可能是与低氧相关的基因。