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缺氧是高原、航空、潜水等特殊环境及某些临床疾病造成机体损伤的重要原因。脑组织以有氧代谢为主,对缺氧的耐受性差,是机体对缺氧最敏感的组织。长期或短时间严重的缺氧可引起中枢神经系统的功能紊乱,甚至发生病理结构改变。寻找提高脑低氧耐受性的措施对于增强机体适应低氧环境的能力及防治临床缺氧性疾病具有重要意义。大量研究表明,预先给予机体一个短时间的较轻程度的缺氧,能够显著提高机体对随后更严重缺氧的耐受能力,这种现象被称为缺氧预适应(hypoxicpreconditioning,HP)。缺氧预适应现象的发现为提高机体的缺氧耐受力及防治缺氧性损伤提供了全新的思路,展现了良好的应用前景,因而受到了广泛关注,成为当前生物医学领域中的研究前沿和热点之一。大量研究显示,缺氧预适应现象广泛存在于机体的多种器官、组织和细胞,是机体的一种内源性保护机制。但有关缺氧预适应的机制目前仍不清楚。 缺氧引起神经系统功能和结构损伤的机制十分复杂,其中缺氧引起的细胞坏死和凋亡是缺氧时神经系统损伤的结构基础。病理情况下细胞坏死和凋亡的机制目前尚不完全清楚。近年来的大量研究结果显示,线粒体在细胞坏死和凋亡过程中具有十分重要的调控作用,甚至被认为是多种因素引起细胞坏死和凋亡的共同通路(common pahway)。在线粒体调控细胞坏死和凋亡过程中,目前研究认为线粒体通透性转变孔道(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)的功能状态是关键环节。缺氧时MPTP开放,引起线粒体内膜两侧离子梯度消失,膜势能下降,呼吸链与氧化磷酸化脱偶联,ATP生成不足,活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成增多,线粒体基质Ca2+外流,引起钙超载,细胞坏死。另一方面,由于MPTP开放导致线粒体基质肿胀,线粒体外膜破裂,释放线粒体膜间隙的凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)与细胞色素C(cytochrome C)等促凋亡物质,激活下游caspase依赖或非依赖途径,引起细胞凋亡。 以往的研究结果表明,缺氧预适应可显著减轻严重缺氧引起的细胞凋亡和坏死。鉴于线粒体在细胞凋亡和坏死过程中的重要作用及MPTP在其中的调控机制,我们推测:缺氧预适应可能通过维持线粒体功能,抑制严重缺氧时的MPTP开放,减少细胞内ROS生成和钙超载的发生,减少线粒体促凋亡蛋白释放,从而防止和/或减轻严重