心血管疾病和肿瘤是目前严重威胁人类的最主要的两大类疾病。动脉粥样硬化（Atherosclerosis）是引发某些心血管疾病（例如最为人所知的冠心病、心肌梗塞和中风等）的根源,而肿瘤对人的危害也极其之大。神经节苷脂（Gangliosides）是一类含唾液酸糖脂,GM3是神经节苷脂的一种。大量证据显示,在动脉粥样硬化斑块及某些肿瘤组织中神经节苷脂GM3的含量均显著上升。且动脉粥样硬化和肿瘤还有另一个共同的特征:都存在一个偏酸性的细胞外微环境。而且,已有大量研究报道,酸性微环境在动脉粥样硬化和肿瘤的形成和发展中起着重要的作用,影响着生存于其中的相关细胞的活性和功能。我们推测:也许是酸性微环境导致了细胞神经节苷脂GM3高表达和释放。为了验证上述推测,我们设置不同酸性条件（p H7.0、6.5、6.0、5.5、5.0、4.5;以p H7.4作为中性对照）,对四种细胞（包括小鼠巨噬细胞Raw264.7、人的肝癌细胞SMMC-7721、小鼠结肠癌细胞CT26、和人脐静脉内皮细胞HUVEC）的GM3表达和释放进行了探测。首先,我们检测了细胞在不同时间内（6小时,8小时,12小时）对不同酸性条件的耐受程度,发现各类细胞的活力在p H4.5的酸性条件下处理六小时后会产生显著影响。为了探讨酸性条件下细胞内神经节苷脂GM3的变化,我们使用抗GM3抗体对细胞膜表面的GM3分子进行免疫荧光染色,再通过荧光共聚焦显微镜和流式细胞仪进行观察和定量分析,发现酸性环境能够使不同细胞系表面的GM3表达量显著增高,且细胞在p H6.5-5.5条件下荧光达到最强。为了测定酸性环境对细胞内GM3含量和释放到细胞外的GM3含量的影响,将细胞和上清液中的神经节苷脂提取出来,使用高效液相色谱测量出GM3的浓度。结果显示,酸性条件下细胞内GM3含量较中性组（p H 7.4）显著升高,且释放更多GM3到细胞外。为了探明酸性环境对细胞GM3表达和释放的影响的潜在机制,我们先使用荧光定量PCR对GM3合成酶（GM3S或ST3GAL5）的m RNA表达量进行了测量,发现酸性环境能够导致GM3S表达的升高。进一步使用RNA干扰技术对细胞内GM3S进行基因沉默,同时使用GM3合成酶激动剂丙戊酸（VPA）作为阳性对照,发现基因沉默组能够下调GM3S的m RNA水平,而VPA能上调GM3S的表达。上述结果表明,酸性条件下细胞内GM3的升高是通过促进GM3合成酶的表达来实现的。大量文献报道在动脉粥样硬化斑块和肿瘤微环境中酸性与缺氧是相互依存的。在缺氧条件下缺氧诱导因子HIF-1α（hypoxia-inducible factor 1,HIF-1α）会表达。我们发现酸性条件下会使得小鼠巨噬细胞（RAW264.7）HIF-1α的m RNA表达升高。为了进一步探讨酸性诱导的GM3表达和释放与缺氧诱导因子HIF-1α的关系,我们使用HIF-1α的过表达载体和抑制剂及GM3合成酶的RNA干扰载体和激动剂,通过荧光定量PCR技术和Western Blot蛋白质免疫印记技术来进一步验证。我们发现GM3合成酶的m RNA和蛋白与HIF-1αm RNA和蛋白存在相互协同的关系。上述结果表明,酸性环境对细胞GM3表达和释放的影响很可能与缺氧诱导因子相关的信号通路紧密相关。综上所述,本论文的研究结果表明,酸性环境会通过调节GM3合成酶的表达来促进神经节苷脂GM3的表达和释放,而且与缺氧诱导因子相关的信号通路有密切相关。研究结果初步验证了我们的推测,也暗示了动脉粥样硬化斑块或某些肿瘤组织内酸性微环境与高GM3微环境之间的潜在密切关系。本研究首次阐述了动脉粥样硬化或肿瘤组织内高GM3微环境的潜在形成机制及其与酸性微环境的关系,对于深入理解这些疾病的病理机制有重要的科学意义。