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低氧作为多种中枢神经系统疾病所具有的特征状态,不仅跟创伤性脑损伤、阿尔兹海默病、脑缺血、中风有关,而且跟高原脑水肿、颅内感染、长期癫痫持续状态后窒息这些高原易发疾病也息息相关。低氧对中枢神经系统的影响尤为严重,因为脑细胞代谢旺盛、耗氧量较大,所以脑皮质对低浓度氧的耐受性较低。中枢神经系统疾病类药物递送至脑组织,主要通过血-脑屏障和血-脑脊液屏障。血-脑屏障通过脑微血管内皮细胞排除毒性物质和代谢产物,同时使脑组织摄取所需营养物质,因此血-脑屏障是保证脑组织内环境稳定的重要生理结构之一。然而大量实验数据证明,低氧可能会影响血脑屏障的结构,干扰其功能,进而影响药物进出脑组织,使患者产生各种不良反应。前期课题组的研究证明,低氧对大鼠血脑屏障中药物转运蛋白表达产生影响。但是先前的研究多采用大鼠脑组织,很难反映低氧对人血脑屏障中药物转运蛋白表达的差异性影响。因此,课题组依据相关文献,采用人脑微血管内皮细胞作为血脑屏障的代表性结构,设计了如下实验,旨在探讨低氧对血脑屏障中药物转运的影响。首先,研究了低氧对地西泮在hCMEC/D3单细胞层上转运的影响。结果显示:地西泮转运的时间依赖性和浓度依赖性受低氧影响,且低氧转运的外排流出比显著降低。其次,研究了低氧对hCMEC/D3细胞药物转运蛋白P-gp的影响。结果显示:低氧后药物转运蛋白P-gp在mRNA水平和蛋白水平的表达降低,Rho123流出实验表明低氧减弱了P-gp的外排能力。最后,研究了低氧对hCMEC/D3细胞紧密连接蛋白的影响。免疫荧光染色结果显示:低氧组ZO-1、claudin-5和Occludin蛋白的细胞质定位减少,发生明显的离域现象。综上,本研究主要得到以下结论:低氧可影响hCMEC/D3中药物转运蛋白P-gp的表达与运输功能,进而影响了P-gp介导的地西泮在体外血脑屏障模型hCMEC/D3单细胞层上的跨膜转运。本研究可以为低氧性中枢神经系统疾病的用药治疗提供参考,还有可能为中枢疾病的机制研究提供方向。