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【背景】近年来,由环境因素导致的胃肠道疾病逐渐被人们所关注,尤其在高海拔的偏远地区,胃肠道疾病和肠道寄生虫病的危害还相当严重。高原环境最主要的特征是低氧,低氧作为疾病最基本的病理环节,可出现于多种疾病的发生、发展过程,引起人体一系列生理机能的改变。低氧暴露对于呼吸、循环系统等相关研究也较多,而高原低氧环境对肠道免疫系统的影响,仍未受到足够关注。因此,研究高原人群肠道健康相关免疫机制,可为进入高原的人群提供健康保障,也为青藏高原的经济及国防提供有力的卫勤保障。【目的】胃肠道疾病如腹泻是严重危害人健康的感染性疾病之一。其中,肠致病性大肠杆菌（enteropathogenic e.coli,EPEC）及出血性大肠杆菌（enterohemorrhagic e.coli,EHEC）是细菌性腹泻的主要病原菌。由于高原地区缺氧引起的免疫抑制,尤其在高原地区由EPEC和EHEC引起的腹泻常导致严重的致死性疾病。因此,研究高原低氧影响机体抗感染能力的免疫学调节机制,对于高原感染性疾病的防治具有重要意义。本课题在成功建立C.rodentium感染模型的基础上,以低压氧舱模拟海拔5000米作为低氧实验条件,旨在探讨低氧对肠黏膜免疫的影响,且进一步明确低氧下抗原递呈细胞分化亚型、成熟活化状态的改变,以揭示高原低氧环境对机体抗病原菌感染的免疫反应机制。【方法】1.为了研究低氧影响宿主抵抗消化道病原菌感染的免疫反应机制,我们采取以下的研究方法:首先,建立低氧下结肠炎小鼠模型。32只雌性、8周龄BALB/c小鼠（18-20 g）,随机分为正常组（Normal）及低氧组（Hypoxia）,各组内又分为对照及C.rodentium感染组,每组8只小鼠,即共分为四组（n=8）,正常对照组（Control）、C.rodentium感染组（C.rodentium）、低氧对照组（Hypoxia）和低氧C.rodentium感染组（Hypoxia+C.rodentium）。结肠炎小鼠通过灌胃C.rodentium（约5×108 CFU/mouse）造模。正常组（Normal）小鼠饲养于IVC鼠笼中（2260 m,大气压582 mm Hg,PO2 121.6 mm Hg,相当于海平面16%O2,中国西宁）,低氧组（Hypoxia）小鼠饲养于低压氧舱,模拟海拔高度5000 m（大气压405 mm Hg,PO2 84.7 mm Hg,相当于海平面11%O2）,2周后取材。造模期间监测小鼠体重及排菌量,并于取材当天检测Normal组及Hypoxia组小鼠生理指标及血生化参数,包括肺动脉压（pulmonary artery pressure,PAP）、心率（heart rate,HR）,红细胞计数（red blood cell,Rbc）、血细胞比容（hematocrit,Hct）和血红蛋白（hemoglobin,Hb）。收集结肠进行H.E.染色,观察炎症病理改变,q RT-PCR检测肠黏膜中抗菌肽、炎性因子表达,酶联免疫吸附实验（Elisa）、流式细胞仪（FACS）检测肠系膜淋巴结（mesenteric lymph node,MLN）及脾脏（Spleen）CD4+T细胞分型及相关细胞因子表达,并检测血清相关免疫球蛋白水平。同时,检测结肠组织HIF-1α及Th1、Th17细胞分化相关元件表达。此外,为明确C.rodentium结肠炎中黏膜屏障的改变,对各组小鼠结肠组织中紧密连接蛋白（Occludin、ZO-1）及MUC2、i NOS进行检测。2.为了探讨低氧对黏膜抗原提呈细胞表型和功能的影响,我们采取以下的研究方法:首先,动物分组、模型建立及处理与上一部分一致。取材当天,收集肠系膜淋巴结（MLN）、派尔氏结（Peyer’s Patches）,分离、制备单细胞悬液（1×107cells/ml）,应用FACS检测树突状细胞（Dendritic cells,DC）不同分化亚型表达,包括髓系DC（MDC,CD11c+CD11b+CD8α-）及淋巴系DC（LDC,CD11c+CD11b-CD8a+）,q RT-PCR检测淋巴细胞表达IL-12、IFN-γ水平。进一步应用FACS检测CD11c+DC表面成熟标志因子（MHC-II、CD80、CD86）表达,分析低氧对DC成熟和活化状态的影响。【结果】低氧处理2周后,Hypoxia组小鼠PAP、Hct、Hb较Normal组明显升高,结肠HIF-1α水平也相应增高,表明低氧模型构建成功。监测小鼠体重、排菌量发现,Hypoxia+C.rodentium组较C.rodentium组小鼠体重减轻明显,且粪便排菌量增加。Hypoxia+C.rodentium组小鼠结肠病理检测表现出更为严重的炎症改变,病理学评分明显升高。与C.rodentium组小鼠比较,Hypoxia+C.rodentium组小鼠结肠组织抗菌肽Reg 3γ、IL-17、IL-22 m RNA明显降低,且伴有炎性因子TNF-α、IL-6、COX-2 m RNA的增加。Th反应相关因子检测显示,Hypoxia+C.rodentium组小鼠较C.rodentium组IFN-γ、IL-17、Ig G2a水平明显降低,且q RT-PCR也显示Hypoxia+C.rodentium组较C.rodentium组结肠IL-12、IL-23p19m RNA降低,且伴有Th1、Th17细胞的分化上游蛋白T-bet及RORγt m RNA的表达下降,提示低氧暴露下Th1及Th17免疫反应下调。此外,Hypoxia+C.rodentium组小鼠结肠TLR4、NF-κB升高,且伴有炎性因子TNF-α、IL-6、COX-2的明显增多。黏膜屏障相关因子检测显示,Hypoxia+C.rodentium组较C.rodentium组小鼠结肠Occludin、ZO-1、MUC2降低,并伴有i NOS的升高。对低氧下树突状细胞状态及表型检测发现,Hypoxia+C.rodentium组较C.rodentium组小鼠LDC亚型表达明显降低,且伴有IL-12、IFN-γ的降低。进一步分析CD11c+DC表面标志成熟因子显示,Hypoxia+C.rodentium组小鼠树突状细胞表面表达MHC-II、CD86较C.rodentium组明显减少。【结论】综上所述,我们通过建立低氧环境下小鼠C.rodentium结肠炎模型,研究低氧影响结肠炎发生发展的免疫学机制,结果发现,低氧暴露下,Th1、Th17免疫反应的下调及肠黏膜屏障的破坏,诱导加重了C.rodentium结肠炎。进一步对黏膜抗原提呈细胞表型和功能的研究发现,低氧通过影响树突状细胞成熟、分化亚型的表达,最终诱导T细胞在肠道免疫反应中的功能发挥。