藏绵羊肺脏结构特点及HIF-1α和AQP1的表达特性

[背景]低氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)是细胞对缺氧应激做出适应性反应的关键因子之一,主要通过调节基因转录来维持细胞中氧的供需平衡.水通道蛋白(Aquaporins,AQPs)是疏水性的跨膜转运蛋白,为机体水稳态平衡提供重要的系统调节.肺中,AQP1主要通过调节肺泡、肺间质和毛细血管间水转运从而保持肺内液体平衡.高原环境由于低氧、高寒、大风和强辐射等特点,能够适应并生存的物种相对较少,藏羊作为适应高海拔、高寒气候的特有物种,形成了独特的形态结构和生理功能适应.肺脏作为呼吸主要的执行器官,对低氧或缺氧等极为敏感.[目的]通过研究藏绵羊肺脏结构特点以及HIF-1α与AQP1 在不同海拔藏绵羊肺脏中的表达特性,揭示其在藏绵羊高原环境适应性中所起的作用.[方法]选择不同生存海拔藏绵羊和小尾寒羊,断颈致死后快速采集肺组织,H.E染色、PAS 染色、Masson染色等观察肺脏显微结构及弹性纤维分布,免疫组织化学SP法及实时荧光定量PCR法检测肺组织中HIF-1α与AQP1 蛋白及基因的表达特点.[结果]藏绵羊肺脏被膜厚度为40.28 μm,与小尾寒羊肺脏被膜厚度无显著差异,但其弹性纤维含量显著多于小尾寒羊(P＜0.05);藏绵羊细支气管黏膜上皮单位面积内杯状细胞数量显著多于小尾寒羊(P＜0.05),但小支气管及以上分支中两者无显著差异;藏绵羊终末细支气管黏膜上皮仍有少量散在分布的杯状细胞且其终末细支气管平滑肌厚度显著高于小尾寒羊(P＜0.05);藏绵羊肺内微动脉(直径小于 100 μm)平滑肌占血管外径比例显著小于小尾寒羊;藏绵羊呼吸性细支气管平滑肌厚度及单位面积内毛细血管数量显著高于小尾寒羊.肺脏中HIF-1α蛋白主要表达于细支气管黏膜上皮、肺微血管内皮和肺泡隔中,主要表达于细胞质;高海拔藏绵羊和小尾寒羊肺组织中HIF-1α表达均显著高于低海拔绵羊,低海拔藏绵羊肺脏中HIF-1α 的表达显著高于低海拔小尾寒羊.AQP1 蛋白主要表达于肺泡上皮、肺泡隔及肺微血管内皮、细支气管平滑肌中,主要定位于细胞膜;高海拔藏绵羊肺组织中AQP1 表达显著高于低海拔藏绵羊和小尾寒羊(P＜0.05),但高海拔和低海拔小尾寒羊肺脏中AQP1的表达无显著差异(P＞0.05).[结论]藏绵羊肺被膜含有更多的弹性纤维,微血管平滑肌含量较少,但呼吸性细支气管上皮杯状细胞数量及平滑肌含量较多;藏绵羊肺脏中HIF-1α和AQP1的表达均显著高于小尾寒羊,且其表达均随海拔升高而增强.