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藏族人群高原适应机制有“新”说

王媛媛 发布时间:2018-04-11 10:04:00来源: 西藏商报

  近日,西藏大学在“藏族人群对高原低氧生理适应的分子机制”研究中取得重要进展,首次揭示了藏族人群血液一氧化氮(NO)在高原低氧环境中的钝化调节机制,提出“NO钝化调节假说”。这一研究成果以《藏族人群在高原低氧环境中血液一氧化氮的钝化调节(Blunted Nitric Oxide Regulation in Tibetans under High Altitude Hypoxia)》为题发表在我国首份英文版自然科学综述性学术期刊《国家科学评论》(National Science Review)上。

取得一批原创性研究成果

高寒缺氧是人们对青藏高原环境的直观印象。然而在这样的极端环境下,仍有500多万藏族居民世代定居,其中70%以上的人口常住于海拔3500米以上的高海拔地区,并对高原低氧环境产生了最佳的生理适应性。现代藏族人群的祖先早在3万多年前就已成功定居于青藏高原,然后经过对低氧敏感器官的连续的适应性选择形成了对高原低氧的最佳生理适应性。但是,适应性选择是如何通过基因组水平的精细调控来实现对关键低氧敏感器官的功能适应这一遗传机制仍然不清楚。

为了系统阐明藏族人群对高原低氧环境适应的分子机制,2006年西藏大学高原医学研究中心自成立,就与中国科学院昆明动物研究所宿兵研究员、青海省高原医学科学研究院吴天一院士展开了紧密合作。在国家973计划、国家自然科学基金重大研究计划等一系列科研项目资助下,已取得了一批原创性研究成果。这其中包括初步揭示了低氧代谢通路中两个关键基因EPAS1与EGLN1的生物学功能,阐明EPAS1与EGLN1在维持藏族人群在高原低氧环境中的正常血红蛋白浓度,在防止高原红细胞增多症方面发挥着重要的调控作用等。

测定目标人群血液NO数据

高原适应是一种复杂的生理性状,各种与氧吸收、氧运输,氧代谢相关的器官都参与其中。其中,一氧化氮(NO)是重要的血管舒张因子,在心血管和呼吸等重要生理功能中发挥着重要作用。西方学者十年前通过比较高原藏族与平原人群之间的血液NO浓度发现,高原藏族血液NO水平要比平原人群血液NO水平高出10倍以上,因此,国际生理学和高山医学界一直认为NO升高可能是藏族特有的对高原低氧环境的生理适应特征。

“然而,由于缺乏长期生活在高原低氧环境中的平原人群和长期生活在平原地区的藏族人群的血液NO数据,因此,该假说存在很大的疑问和不足。为了系统阐明高原藏族人群与移居高原的平原汉族人群中血液NO的变异模式,我们测定了在不同海拔藏族人群与汉族人群血液NO的浓度,以期揭示NO在藏族人群对高原低氧环境适应中的调控机制。”西藏大学高原医学研究中心主任崔超英教授说。

“藏族人群的世居地一般在海拔2500-5000米的高原地区,想要寻找世居在1000米以下的极低海拔环境中的藏族人群非常困难。”崔超英教授说,目前所能找到的长期居住在2000米以下的藏族人群只能是西宁周边地区以及移居到墨脱县格当乡(1990米)的藏族人群。同时,研究人员还锁定了不同海拔高度移居高原的平原汉族人群,遗憾的是,由于客观上没有长期生活在4500米以上极高海拔的移居平原汉族人群,因而无法获得相应人群的血液NO数据。

除了要找到目标人群,还需要在不同海拔环境中搭建野外实验室,现场抽取血液样本、及时分离血清、保存在液氮中带回实验室再开展后续研究。但西藏没有大型的液氮生产设施,这对样本的保存提出了非常大的考验。“样本保存不好,就很有可能影响最后的数据,也不能反映人群的真实生理特征。好在我们还是克服了种种困难,最终测定了2000多个长期生活在不同海拔地区(1990m-5018m)的藏族和汉族个体的血清NO水平,获得了第一手的珍贵数据”。崔超英教授说。

研究结果否定了西方假说

通过系统比较这些第一手的数据,研究团队首次发现,低海拔汉族人群表现出了比同海拔藏族人群更高的NO水平。这一结果否定了西方学者提出的NO升高是藏族特有的高原生理适应特征的假说,并首次提出“藏族人群在高原低氧环境中NO的钝化调节”假说。

“藏族血液NO水平的‘温和上升’有利于舒张血管从而促进氧的运输,但由于NO的钝化调节使得上升幅度得到控制,避免NO过度升高带来的负效应。”崔超英教授表示。这一调控与世居高海拔藏族的血红蛋白的调控类似。世居高海拔地区的藏族人群与生活在平原地区的人群相比有较高的血红蛋白水平,这有利于在高原低氧环境下机体更有效的利用氧。但这种血红蛋白的升高是在正常范围之内的,机体通过对高原低氧的钝化反应避免了红细胞过度增殖导致的慢性高原病。

崔超英教授表示,这一成果对高原适应研究提供了新的方向,为最终揭示藏族人群对高原低氧极端环境适应的分子机制提供了新的视角。“研究首次揭示了一氧化氮在高原低氧环境中的生理调节机制,为NO用于慢性高原病治疗打下了坚实的理论基础。不仅如此,这一发现对于利用NO对血管的舒张效应治疗其它内外环境缺氧性疾病时的剂量问题提供了第一手的科学数据,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。”

(责编: 于超)

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