线粒体DNA稳定性在高原肺水肿发生中的作用及机制

线粒体功能改变在高原肺水肿(HAPE)发生中具有重要作用。我们在前期研究中发现，HAPE患者线粒体DNA(mtDNA)稳定性显著降低，提示其可能是HAPE发生的线粒体机制中的关键因素。mtDNA易受活性氧(ROS)攻击损伤，且保护和修复机制不完善，稳定性相对较低。我们推测缺氧时线粒体功能障碍，ROS产生增多，损伤mtDNA，ROS生成进一步增多，形成恶性循环，导致HAPE发生。本研究拟采用大鼠HAPE模型，通过干预线粒体转录因子A(TFAM)调控mtDNA的稳定性，观察缺氧线粒体功能障碍、ROS生成、mtDNA稳定性三者之间的相互关系，及其对HAPE的发生和主要发病环节的影响，明确mtDNA稳定性与HAPE发生之间的因果关系，阐明缺氧线粒体功能障碍-ROS过度生成的恶性循环在HAPE发机制中的作用，并探讨其影响HAPE发病的关键环节，为临床HAPE救治和防治提供新的作用靶点。

高原肺水肿(high altitude pulmonary edema, HAPE)是病情危重的急性重症高原病，严重影响急进高原人群的健康和生命。HAPE的发生机制尚不完全清楚，线粒体功能改变可能在其中起重要作用，其具体作用环节有待进一步阐明。本研究通过采集HAPE患者和高原健康对照者的外周血，提取全基因组DNA，分析HAPE患者mtDNA稳定性改变，发现HAPE患者mtDNA非特异性损伤显著增多，而特异性缺失突变(如4799 bp缺失)并不显著增多，提示mtDNA稳定性下降可能是HAPE发生的一个关键环节。考虑到线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A, TFAM)是调控mtDNA稳定性的一个关键控制点，我们进一步比较分析了HAPE患者和高原健康对照者TFAM外显子和转录调控区的DNA基因多态性，发现了A281T、C305T、G440C、A3790G等基因多态性位点。其中TFAM 281 AT基因型对于HAPE的发生具有显著的保护作用，mtDNA稳定性较高可能是其重要的遗传基础。另外，我们比较研究了缺氧时线粒体呼吸功能和蛋白质表达谱，发现ATPase alpha和电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel, VDAC)等差异表达蛋白质是缺氧线粒体呼吸功能和膜电位异常的分子基础；通过复制HAPE大鼠模型，探讨了缺氧mtDNA稳定性降低引起HAPE的机制，结果表明高原缺氧时炎症反应增强，活性氧(reactive oxygen species, ROS)生成增多，降低mtDNA稳定性，形成恶性循环，可能在HAPE发生中具有重要作用；地塞米松可降低氧化应激，减轻炎症反应，提高mtDNA稳定性，从而有效防治HAPE的发生。.根据本研究结果，我们认为，缺氧时线粒体功能障碍，ROS生成增多，导致mtDNA稳定性降低，形成恶性循环，可能是HAPE发生的一个关键环节。而TFAM是mtDNA稳定性调节的重要控制点，其281AT基因型可以提高mtDNA稳定性，对HAPE发生具有显著的保护作用。本研究结果为深入研究HAPE发生的分子和遗传机制提供了新的思路和线索，为HAPE的预测提供了新的分子标记物，同时也为HAPE的预防和治疗提供了新的分子靶点。