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高原红细胞增多症（high altitude polycythemia,HAPC）是高原居民中发病率最高、危害最大的慢性高原病,多见于高原移居民族,尤其是生活在海拔4000m以上地区的人群,最高时发病率可达85.7%。因红细胞和血红蛋白过度增生而导致血流淤滞、血流速度变慢、组织缺氧加重、血栓形成及栓塞等可造成多系统、多器官损害,尤以心血管系统以及神经系统表现明显,严重危害高原人民的生命健康。相关研究发现,HAPC的发生是众多基因或基因与低氧相互作用的结果。因此,本课题试图从基因表达的角度来阐释HAPC发生机制,以Atpif1基因为研究对象,观察其在HAPC发生中的作用机制。线粒体三磷酸腺苷酶抑制因子-1（mitochondrial ATPase inhibitory factor 1,Atpif1）是调节线粒体F1F0-ATP合酶的内源性小分子多肽,主要作用是在能量合成障碍的情况下抑制ATP的水解,避免ATP耗竭,维护线粒体膜电位和电化学质子动力势能,在能量代谢调节中发挥重要作用。新近研究发现线粒体Atpif1是调节亚铁螯合酶活性的重要调节因子,可有效调节血红素、血红蛋白的合成。但其是否能在低氧环境中有效调节血红素、血红蛋白的合成,红细胞的过度增生是否与此基因的过表达有关尚不明确?对其进行深入研究可进一步拓展HAPC发生机制的范围,阐明防治HAPC新的靶标或分子标志物。1目的:1.观察HAPC模型大鼠基因表达变化,揭示低压低氧对大鼠的影响。2.观察低氧暴露对人类慢性髓性白血病细胞（K562细胞）增殖、凋亡、血红蛋白合成和基因表达方面的变化,了解低氧暴露对K562细胞血红蛋白合成的影响,揭示HAPC的发生机制。3.转染siRNA使线粒体Atpif1基因沉默,观察K562细胞模型的增殖、血红蛋白合成以及相关基因的含量变化,并在此基础上探求Atpif1在HAPC发生中的机制,为临床治疗提供新思路。方法:1、使用低压低氧舱间断暴露8h,设定海拔高度5000 m,4周后建立HAPC大鼠模型,检测低氧实验组和常氧对照组血红蛋白含量变化,并通过qRT-PCR检测心肺组织中Atpif1,核因子（Nuclear factor kappa-B,NF-κB）,delta-氨基酮戊酸合成酶2（Delta-aminolevulinate synthase 2,Alas2）,亚铁鳌合酶（Ferrochelatase,Fech）和血红素加氧酶（Heme Oxygenase 1,Hmox1）基因mRNA的表达情况,并通过Western Blot（WB）检测Atpif1、NF-κB、Alas2基因的蛋白表达情况。2、将K562细胞分为低氧实验组和常氧对照组。分别使用低氧培养箱（2%O2,5%CO2,93%N2,37℃）和常氧培养箱（21%O2,5%CO2,37℃）培养K562细胞,通过细胞增殖-毒性检测试剂盒（Cell Counting Kit-8,CCK8）检测细胞的活性,流式细胞仪检测低氧对细胞凋亡的影响,通过氯化血红素诱导K562细胞,联苯胺染色法检测低氧对K562细胞血红蛋白合成的影响,通过qRT-PCR检测Atpif1、NF-κB、Alas2、羧甲基胆素合酶（Hydroxymethylbilane synthase,Hmbs）、Hmox1 mRNA的表达变化,并通过WB测定Atpif1、NF-κB的蛋白表达变化。3、用Lipofectamine 3000转染siRNA沉默K562细胞中的线粒体Atpif1基因,同时设立阴性对照组（Negative control,NC）和空白对照组（Blank）,并用qRT-PCR和WB检测转染效率,同时观察K562细胞红系分化模型中细胞增殖、血红蛋白合成,NF-κB、Alas2、Hmbs、Hmox1、Epor mRNA的表达变化,以及NF-κB的蛋白表达变化。结果:1、通过检测低压低氧舱构建的SD大鼠HAPC模型发现:与常氧对照组相比,低氧实验组大鼠体重下降,血红蛋白明显增加,且心肺组织中Atpif1、NF-κB、Alas2、Fech、Hmox1的mRNA的表达量均出现上调,其中Atpif1、NF-κB、Alas2的蛋白表达量增加。2、通过低氧培养箱干预K562细胞,与常氧对照组相比,低氧实验组K562细胞活性降低、凋亡增加,血红蛋白含量增加,并呈时间依赖性关系。Atpif1、Alas2、NF-κB、Hmbs、Hmox1的mRNA表达水平上调,且Atpif1和NF-κB的蛋白表达水平也明显上调。3、与NC和Blank组相比,实验组发现沉默线粒体Atpif1基因,K562细胞的增殖受到抑制,K562细胞模型中血红蛋白含量降低、NF-κB、Alas2、Hmbs、Hmox1、Epor基因的表达水平下调。结论:1、成功构建HAPC大鼠模型,相关基因表达水平稳定上调。2、低氧干预能够降低K562细胞活性,促进其凋亡及血红蛋白合成,上调红系分化调控基因表达水平,同时表明低氧干预可以影响细胞的血红蛋白合成。3、沉默Atpif1基因后,K562细胞模型中血红蛋白含量降低,相关基因表达水平下降,线粒体Atpif1基因可能与NF-κB信号转导通路共同参与调控HAPC。