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建设海洋强国,是中国特色社会主义事业的重要组成部分。当前时代背景下,《海洋经济发展规划》实施及海军走向深蓝战略稳步推进,促进了潜水相关职业的蓬勃发展。军事、商业、娱乐潜水的参与人数正在迅猛增加。进入水下,为平衡体内外压强,潜水员必须呼吸与周围环境等压强的高压气体,在此过程中生理性惰性气体（如氮气、氦气等）会大量溶于血液和组织中,在减压上升过程这些溶解于体内的气体极易溢出形成气泡,通过机械损伤、阻塞血管以及继发的生化效应导致机体损伤,即发生了减压病（Decompression sickness,DCS）。作为潜水活动中的核心医学问题,DCS发病迅速、病情严重、救治困难,重于预防。我们和他人的研究均表明,气泡损伤血管内皮细胞（Vascular endothelial cell,VEC）是DCS发病的关键环节。气泡除了通过机械作用直接损伤VEC外,还可以通过一系列生化效应,如诱导自噬、焦亡、钙超载促进生成内皮微粒（Endothelial microparticles,EMPs）等加重VEC损伤进而启动或加剧DCS全身损伤。七叶皂苷素等内皮保护剂能够在减轻VEC损伤的同时显著降低了大鼠和猪DCS的发病率和死亡率。提示增强VEC功能可能是有效预防DCS的潜在靶点。高压氧（Hyperbaric oxygen,HBO）是指在高于一个大气压的环境中呼吸纯氧从而达到治疗疾病的一种特殊医疗手段。因其具有安全、经济、高效等优点,在临床医疗活动中具有广泛用途,同时也有众多研究指向HBO的作用机制和未来应用方向。我们课题组前期研究发现,HBO除可以有效治疗DCS外,模拟潜水前呼吸HBO（即提前HBO暴露）还可有效降低大鼠和巴马猪DCS发病率和死亡率。其机制与HBO预处理通过适度增加机体活性氧Reactive oxygen species,ROS)水平,进而动员内源性保护机制有关。在对大鼠和猪DCS模型的研究中我们均发现,HBO预处理有效降低发病率,显著改善VEC功能,提示HBO预处理的主要作用可能与激活VEC内在保护机制有关。在研究HBO预处理对抗DCS的过程中,我们发现转录因子“核因子E2相关因子2（Nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2）”的激活及其下游蛋白的表达可能在HBO预处理预防DCS VEC损伤中发挥关键作用。本研究拟以大鼠原代肺微血管内皮细胞和大鼠DCS模型为对象,深入探讨Nrf2及其下游蛋白在HBO预处理对抗DCS VEC损伤中的作用及机制,为这项特殊而有效的预防措施在实践中的应用提供理论依据。研究目的:观察HBO预处理对气泡触碰大鼠肺微血管内皮细胞（Pulmonary microvascular endothelial cells,PMVEC）的保护效果、Nrf2及其下游蛋白在其中的作用。并且验证在体情况下HBO激活Nrf2对DCS的保护效果。研究方法:以离体培养大鼠PMVEC为研究对象,首先利用蛋白免疫印迹（Western blotting,WB）和转录组学技术观察HBO暴露后Nrf2的激活及其下游蛋白的表达变化规律。然后在蛋白表达的峰值时间点,利用原代PMVEC细胞层-多气泡触碰技术模拟DCS发病过程中减压性气泡对VEC的损伤作用,并使用特异性蛋白抑制剂阻断蛋白表达,观察HBO预处理对气泡损伤PMVEC的保护效果及功能蛋白在其中的作用,明确Nrf2及其下游蛋白在HBO预处理对抗PMVEC气泡损伤的作用及机制。根据现有文献报道,结合HBO预处理机制,筛选可能参与HBO暴露激活Nrf2的信号分子,检测其激活变化,并利用信号分子特异性抑制剂观察其在检测HBO激活Nrf2中的作用及信号分子间的上下游关系,明确HBO暴露激活Nrf2的机制。在体实验中使用HBO预处理后观察大鼠模拟潜水减压病的损伤情况,使用相关指标反映保护效果的变化。研究结果:（1）HBO暴露后Nrf2的激活变化及其下游功能蛋白的表达变化规律。HBO暴露后1 h Nrf2即被激活从细胞质转位入核,并在4 h时达到峰值。转录组学结果表明HBO暴露后硫氧还蛋白1（Thioredoxin-1,Trx-1）和醌氧化还原酶-1（NAD（P）H:quinone oxidoreductase 1,NQO1）m RNA量明显升高,WB结果表明两蛋白表达均在HBO暴露后6 h显著升高,并且在HBO暴露后12 h达到峰值。（2）HBO预处理对PMVEC气泡触碰损伤的保护作用及机制。HBO暴露后12 h利用2.0 mm气泡触碰损伤PMVEC 3 h,结果表明单纯气泡触碰能显著降低PMVEC活力（P＜0.01）,HBO预处理能显著减轻气泡对PMVEC的损伤作用（P＜0.01）。使用Trx-1特异性抑制剂PX-12和NQO1特异性抑制剂Dicoumarol均能显著拮抗HBO预处理的保护作用,提示NQO-1和Trx-1均参与HBO预处理保护PMVEC气泡触碰损伤。（3）HBO激活Nrf2的机制。HBO暴露后PMVEC中ROS含量、p38丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase,P38 MAPK）、蛋白激酶C（Protein kinase C,PKC）及丝氨酸/苏氨酸（serine/threonine kinase,AKT）磷酸化水平均显著升高。Nrf2的激活可被ROS清除剂NAC和p38 MAPK抑制剂SB203580抑制（P＜0.01）,而PKC和AKT抑制则对Nrf2的激活无明显影响。此外,清除ROS还能抑制HBO暴露后p38 MAPK的磷酸化。（4）WB和免疫组织化结果均表明HBO暴露后4 h时肺组织Nrf2发生明显核转位,即Nrf2被激活,暴露结束后12 h时Nrf2下游保护性蛋白Trx-1和NQO-1的表达均显著升高,并且ML385可以明显抑制肺组织中Nrf2的激活。与正常对照组相比,DCS模型组大鼠肺W/D、肺组织病理评分、血浆中炎症因子IL-1β和TNF-α含量、以及内皮损伤相关指标MDA、ET-1、ICAM-1均显著升高,提前12 h HBO预处理能显著减轻各损伤指标变化。HBO的保护作用可被Nrf2抑制剂ML385拮抗。研究结论:HBO预处理通过增加PMVEC内ROS生成,激活p38 MAPK/Nrf2信号通路,上调保护性蛋白NQO-1和Trx-1表达,对抗PMVEC气泡触碰损伤。在体情况下HBO预处理可通过激活Nrf2,上调下游蛋白Trx-1/NQO-1表达,增强VEC功能,对抗DCS损伤。