高海拔吸纯氧对大鼠肺脏转录组学差异分析

作     者：涂磊 刘曼玲 马恒 刘晓鹏 

作者机构：空军特色医学中心 空军军医大学基础医学院生理与病理生理学教研室 

出 版 物：《空军军医大学学报》 (Journal of Air Force Medical University)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 082504[工学-人机与环境工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：军队科研重大项目应用基础研究项目(AKXXXJ00X) 

主　　题：高空飞行 吸纯氧 肺组织转录组学 差异表达基因 

摘      要：目的 探讨海拔10000m吸纯氧对大鼠肺组织转录组学的影响。方法 选取60只SD大鼠随机分成正常对照组、海拔10 000m吸空气组、海拔10 000m吸纯氧组。正常对照组大鼠在常压状态下吸空气4周。其余大鼠被放入特制的低压高氧舱内（海拔高度10 000 m）8h/d，连续4周。海拔10 000m吸纯氧组大鼠在进入高氧舱内的同时吸入纯氧。海拔10 000 m吸空气组大鼠仅吸入空气。检测大鼠的生存率、氧分压(PO2)、二氧化碳分压(PCO2)左肺湿干质量比值、肺体质量比值，制作肺组织切片并进行病理形态学分析，并且取大鼠肺组织进行转录组学测序，筛选差异表达基因（DEGs）进行GO和KEGG富集分析，构建PPI互作网络。结果 海拔10 000m吸空气大鼠全部死亡，肺组织出现严重损伤，炎症评分显著增加（P0.01）；而海拔10 000m吸纯氧的大鼠全部存活，并且海拔10 000m吸纯氧的大鼠PCO2、PO2、肺湿干质量比、肺体质量比与正常对照组相比均无明显差异，肺组织结构出现轻度损伤，炎症评分显著降低（P0.01）。此外，与正常对照组比较，转录组分析筛选出205个DEGs（上调基因149个，下调基因56个），主要分布在细胞、细胞器和细胞膜结构上；生物学过程主要聚类在细胞过程、对刺激的反应、生物过程的调节等；而分子功能主要富集在结合、催化活性、信号转导活性、分子转导活性、核酸结合转录因子活性等。KEGG富集分析表明上述DEGs分布于免疫调节、炎症反应、自然杀伤细胞介导的细胞毒性等信号通路。结论 海拔10 000 m吸纯氧（8 h/d，连续4周）既能有效避免出现高空缺氧也不会造成氧中毒导致严重的肺损伤。本研究为航空航天条件下的高空作业防护评价提供参数、依据和指南。