牦牛是一种长期生活在海拔3000m以上高寒低氧地区的特殊物种,具有“高原之舟”的美称。在长期的生活状态下,牦牛在其生理、生化和基因方面都取得了稳定的遗传特性。已有研究证明,动物生活在低氧环境中容易引发高山病,最明显的是肺动脉高压和右心室肥厚,其中以牛科动物最为明显。目前,课题组已经对牦牛肺脏血管进行了大量研究,证明确实有自己的特点。目前牦牛心脏血管方面的研究主要集中在毛细血管床,牦牛心脏动脉和静脉及冠状动脉的解剖结构的研究方面。虽对冠状动脉进行了大量的研究,但年龄段划分不够细致,研究只停留在解剖结构的研究,也未见相关因子在血管和心肌组织上表达情况的报道。因此,本研究选取32粒牦牛心脏(1日龄、6月龄、1岁、2岁和5岁牦牛)作为研究对象,应用免疫组织化学技术、免疫电镜技术和Elisa检测技术对牦牛心肌组织结构和HIF-1a、VEGF、HSP27和HSP70蛋白在牦牛冠状动脉上的表达进行了定位和定量的研究,以期为心脏对低氧环境的适应机理提供理论依据,为高原医学的发展提供基础数据。结果显示:1.在牦牛不同的年龄阶段,心肌细胞超微结构呈现了规律性的变化,主要体现在线粒体、细胞膜和胶原纤维等方面。2.6月龄牦牛心脏内胶原纤维直径最大。随着年龄的增加,牦牛心脏内Ⅰ型胶原纤维数量逐渐增多。5岁时,牦牛心脏内以Ⅰ型胶原纤维占优势。3.在不同的年龄阶段,线粒体形态发生变化。1日龄牦牛心脏中线粒体聚集在核的周围,形态较圆。从5月龄至2岁,线粒体形态呈椭圆形,分散在肌原纤维之间,线粒体的嵴排列整齐。在5岁牦牛中心脏中出现矩形线粒体,嵴变得不规则。线粒体密度和活性的变化:线粒体复合物酶ⅠⅡ和Ⅴ的活性随年龄增大,而复合物酶Ⅲ和Ⅳ的活性从1日龄增大至1岁,之后逐渐下降。4.HIF-1a主要在冠脉的内皮细胞和心肌细胞有表达,在冠脉平滑肌细胞中未见表达。VEGF在内皮细胞和冠脉的平滑肌细胞中有表达,在心肌细胞中未见表达。空白对照中未见这两种蛋白表达。免疫电镜结果显示:HIF-1a蛋白在内皮细胞的胞核(弱信号)和胞质(强信号)表达,在心肌细胞胞质中有强信号表达,在平滑肌细胞上未见表达。VEGF蛋白在冠状动脉内皮细胞胞质(强信号)和胞核(弱信号)表达,在冠脉平滑肌细胞的胞核及核周表达。5.HIF-1a的分泌量在心肌组织和冠脉中,从1日龄开始一直增加至2岁,之后又下降。在1日龄和2岁之间的分泌量差异显著。然而,VEGF蛋白在心肌和冠脉中的分泌量随年龄增大持续增多。HIF-1a和VEGF的分泌量均左心室高于右心室,前降支高于左旋支。6.HSP27和HSP70蛋白在冠状动脉血管内皮细胞、心肌细胞的胞质中表达较强。HSP70蛋白还在中膜的平滑肌细胞核中强表达。HSP27基因在各个年龄段均左心室的表达量最高,其次是右心室、左心房和右心房。HSP70基因从6月龄开始左心室表达量较高。HSP27和HSP70基因的表达量均是心室高于心房。