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急 慢性缺氧对大鼠脑线粒体能量代谢的影响 |
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P production and these parameters gain partial reablement during chronic hypoxia.
［MeSH］ Anoxia; Mitochondria; Oxidative phosphorylation; Energy metabolism; Brain
线粒体（mitochondria）含有氧化磷酸化的重要装置，是细胞呼吸的主要场所，在维持细胞正常的物质代谢、离子转运等方面具有重要作用。而脑组织以有氧代谢为主，几乎没有无氧代谢能力，对氧的需求量高。同时，脑组织氧和ATP的储备很少，因而对缺氧的耐受性差，是机体对缺氧最敏感的组织。已有研究表明，在缺氧的肝脏［1］和心脏［2］以及缺血大脑［3］，线粒体功能都受到显著抑制。但目前对于急、慢性缺氧脑线粒体能量合成的特点尚乏研究。我们测定了急、慢性缺氧大鼠脑线粒体呼吸功能，F0F1-ATP酶活性，线粒体内腺苷酸池含量及ATP生成率，以期了解缺氧大鼠脑线粒体能量合成的特点。
材 料 和 方 法
一、动物分组与处理
雄性Wistar大鼠（本校动物所提供，实验进行时为11-13周龄，体重160-280 g）随机分为3组：①平原对照组（control）；②急性缺氧连续减压3 d组（acute hypoxia, AH）；③慢性缺氧连续减压40 d组（chronic hypoxia, CH）。急、慢性缺氧组减压条件为：模拟海拔4 000 m，大气压61 kPa，24 h/d（每天放回平原30 min打扫清洁及喂食）。对照组动物于舱外同时饲养。平原对照组与急、慢性缺氧组动物分别在平原和模拟海拔4 000 m高原低压舱内采集标本。
二、线粒体分离
参照Clark等［4］的方法。动物断头处死，迅速分离脑组织，置于0-4℃生理盐水中洗涤数次，立即埋入带冰碴的分离介质中，用以分离线粒体。以上操作在30 s内完成。线粒体蛋白含量测定按Lowry法［5］，以牛血清白蛋白为浓度标准。
三、线粒体呼吸功能测定参照Clark等［4］的方法。
四、脑线粒体中腺苷酸含量的测定按Kwast等［6］和邓峰等［7］方法稍加改动。于0.1 mL线粒体悬液中加入0.2 mL冰冷的1.6 mol/L HClO4，静置5 min破膜。离心20 000 g×10 min，上清用2.5 mol/L K2CO3中和，调pH 6.5（6.0-7.0）。离心20 000 g×10 min。以上操作过程均在0-4℃完成。取上清20 μL在 Water-484高效液相色谱仪上测定ATP、ADP、AMP含量。色谱柱为4.6×250 mm，hypersil-BDS C18 10 μm；流动相为20 mmol/L磷酸盐缓冲液（pH 6.0）。进行样品分析时使用恒速洗脱，全程8 min，流速1 mL/min，结果用Baseline-810数据站收集处理。
五、脑线粒体ATP生成率的测定按Tatuch等［8］的方法。
六、F0F1-ATP酶活性测定参照Tatuch等［8］的方法。
七、统计处理
实验所获数据用±s表示,在计算机上用Microsoft Excel进行单因素方差分析。
结 果
一、线粒体呼吸功能的变化
急性缺氧大鼠脑线粒体IV态呼吸（respiratory state 4, ST4）高于对照组1倍以上（P＜0.01），呼吸控制率（respiratory control rate, RCR）则显著低于对照组水平（P＜0.01）。
慢性缺氧大鼠脑线粒体Ⅲ态呼吸（respiratory state 3, ST3）显著低于对照组（p＜0.05），而ST4显著低于急性组(P＜0.01)，RCR则显著高于急性缺氧组(P＜0.01)，后两者与平原组相比均无显著差异（表1）。
二、线粒体腺苷酸池含量的变化
急性缺氧可使大鼠脑线粒体内ATP含量显著低于对照组(P＜0.01)。慢性缺氧组线粒体ATP、ADP含量均显著高于急性缺氧组，分别低于和高于平原水平(P＜0.05)（表 2）。
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