高压氧诱导HSP70预防减压病脊髓损伤

减压病是潜水高气压作业人员和航空、航天人员需要面对的重要医学问题，关键在于预防。我们前期研究发现，18 h前单次高压氧暴露可显著降低模拟空气潜水后大鼠脊髓型减压病的发病率，阻断一氧化氮（NO）或热休克蛋白（HSP）70的生成均可对抗该保护效应，而且阻断NO还明显降低了对HSP70的诱导。然而，高压氧如何通过NO及有关信号通路诱导HSP70以及高压氧诱导的HSP70如何预防减压病脊髓损伤，仍不清楚，也未见报道。本项目拟通过在体观察和离体细胞研究，明确高压氧下活性氧、NO与HSP70的消长规律，研究高压氧诱导HSP70表达的信号通路，探索高压氧诱导的HSP70保护减压病脊髓损伤的机制。以期能够全面阐明高压氧预防减压病脊髓损伤的机制，为这项有效的预防措施在潜水和航空、航天医学领域的可能应用提供理论依据。

背景：减压病是潜水高气压作业人员面对的重要医学问题，关键在于预防。脊髓是减压病气泡损伤的重要靶器官；脊髓减压病起病急、病情重、救治困难，常遗留严重后遗症。我们前期研究发现，提前18 h单次高压氧暴露可显著对抗模拟潜水后大鼠减压病脊髓损伤，但确切效应和机制未明。.内容：⑴高压氧暴露后脊髓组织HSP70表达显著升高，在暴露后18 h达到峰值。提前18 h单次高压氧暴露显著降低大鼠减压病脊髓损伤，HSP或NOS抑制剂在降低HSP70表达的同时，显著抑制了高压氧的保护作用。⑵高压氧预适应对小鼠脊髓损伤以及共培养的星形胶质细胞和神经元氧糖剥夺（OGD）损伤也具有显著的对抗效应，主要与星形胶质细胞中Nrf2活性增强并诱导了下游保护蛋白有关。⑶高压氧暴露后离体培养大鼠脊髓神经元HSP32表达显著升高，在暴露后12 h达到峰值。12 h前单次高压氧暴露可显著对抗脊髓神经元氧化应激和OGD损伤，效应可被HSP32抑制剂Zn-pp拮抗。⑷高压氧可显著升高脊髓神经元内ROS和NO水平，激活MEK1/2、ERK1/2、p38MAPK、CREB 和Nrf2等信号分子。ROS清除剂NAC、p38 MAPK抑制剂SB203580以及Nrf2基因沉默均能显著抑制高压氧对脊髓神经元HSP32的诱导作用。抑制NOS、沉默CREB对HSP32表达均无影响。有趣的是，MEK1/2抑制剂和基因沉默进一步增强了高压氧对HSP32的诱导作用，而抑制ERK1/2则无影响。MEK1/2促进Bach1向胞核外转移。NAC能显著抑制高压氧暴露后MEK1/2、p38MAPK和Nrf2的激活。Nrf2的激活也可被SB203580显著抑制。.结论：高压氧预适应通过上调脊髓组织HSP70表达对抗大鼠减压病脊髓损伤，神经元和星型胶质细胞均发挥作用。对离体脊髓神经元，高压氧预适应通过ROS/p38MAPK/Nrf2通路上调HSP32表达，发挥对抗损伤作用。本研究阐明了高压氧预适应保护减压病脊髓损伤的效应和机制，为后续人体应用奠定了理论基础，为减压病这一特种疾病的预防探索建立了可行措施。同时，本研究首次观察到高压氧在激活保护蛋白的同时，还激活了负调控机制；首次观察到MEK1/2并未通过ERK1/2发挥效应，这些以及在体、离体激活不同HSP表达的机制，均值得深入研究。