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氧是生命活动之源,是人类及其他生物赖以生存的条件,氧代谢和氧利用也一直是生命科学研究中的重要命题。很早就已发现血红蛋自(hemoglobin,HGB)和肌红蛋白(myoglobin,MGB)是机体实现氧的转运与储存、线粒体耗氧产能以及多余氧的清除等过程中的关键物质,在生命活动所需的氧转运和氧储存过程中发挥重要作用。但是,长期以来,人们不知道在神经系统中是否存在一种特异的携氧蛋白能够促进其内的氧利用。直到2000年,Burmester等人报道了一种具有高度氧亲和力,主要表达于脑组织中的脊椎动物单体球蛋白—脑红蛋白(neuroglobin,NGB)。NGB是继血红蛋白和肌红蛋白发现的第三种携氧珠蛋白。它主要参与氧在中枢神经系统中的转运与贮存,在神经系统氧摄取、氧运输和氧利用等过程中起着极其重要的作用。体内和体外的实验均表明,缺氧可以诱导NGB的表达升高。而且,高表达的NGB有助于细胞耐受缺氧损伤,而抑制NGB的表达则会加重细胞的损伤。由此推测,NGB作为脑缺氧的内源性保护因子可能成为治疗脑缺氧损伤的目标。 在临床中,由于心跳骤停、脑血栓形成和脑栓塞等原因造成的缺血性脑损伤很常见。但由于脑组织高氧耗的特性,其损伤程度较其他器官的缺血性损伤往往更为严重,常造成永久性不可逆损害。NGB的发现,无疑为此方面的研究打开了新的突破口。但目前关于脑缺血后NGB表达变化情况的系统性研究,国内外尚未见报道。作为脑内氧运输和氧利用的关键分子,深入研究NGB在脑缺血性损伤后脑内表达的系统性变化,将为进一步探讨NGB的功能奠定基础,并可能为相关临床治疗提供线索。为此,我们围绕脑缺血损伤后NGB的表达变化情况进行了以下研究: 1 采用沙鼠作为研究对象,首先克隆NGB基因编码序列并分析其结构特点,并研究了NGB在沙鼠脑内的细胞定位及组织分布情况。结果显示沙鼠NGB是一种高度保守的基因,其cDNA序列与大鼠cDNA的序列同源性比较为99%,与小鼠比较为96%,与人比较为88%。NGB蛋白定位于神经元的胞浆和突起中。在脑内分布广泛,其密度分布为大脑皮层>海马>丘脑及纹状体区。 2 通过制备沙鼠急性全脑缺血模型,研究了NGB在不同脑区mRNA水平和