呼吸

锌对低压缺氧所致肺血管收缩发展中氧化信号通路的影响

作者:刘少飞 来源:MedSci梅斯 日期:2022-07-12
导读

         锌升高与不同缺氧模型下低氧性肺血管收缩(HPV)的水平和氧化应激水平,这有助于了解 HPV 参与预防高原肺动脉高压(HAPH)发展的分子机制。

        暴露于高海拔 (>2500 m) 会导致大气压力降低,进而导致气体分压降低,尤其是 PO2,​​导致需氧生物在组织、细胞和细胞中的 O2生物利用度降低细胞器水平;这种情况被称为“低压缺氧”。需要注意的是,低压缺氧不同于其他类型的缺氧,例如常压缺氧,它不涉及大气压力的降低。此外,暴露于这些类型的缺氧会导致一系列补偿O2的生理机制的激活。

        根据在高海拔地区暴露时间的长短,低压缺氧有不同的分类。急性低压缺氧 (AHH) 暴露模型以短暴露时间(数小时或数天)为代表,主要涉及登山者和游客。慢性低压缺氧 (CHH) 是另一种分类,其特点是永久暴露于高海拔地区,例如,生活在高海拔地区的人们(安第斯人、西藏人和夏尔巴人等)。然而,有一种相对较新的描述条件,称为智利高海拔采矿模型,或者在生物医学术语中,“暴露于慢性间歇性低压缺氧”(CIHH),它基于轮班系统(高海拔工作日/海平面上的休息日)长时间(年)。重要的是要考虑到,在暴露模型中,缺氧引起的生理和病理反应存在种内和种间变异性。

        AHH引起的变化可产生轻度至慢性的病理改变(如急性高山病、高原脑水肿和高原肺水肿),在正常O2压力下可迅速逆转。然而,CHH不会发生同样的情况,其特点是红细胞增多症(慢性山病)和 HAPH。最后,CIHH 包括来自 AHH 和 CHH(急性高山病和 HAPH)的病理生理影响。上述由缺氧激活的生理补偿机制之一是缺氧性肺血管收缩 (HPV),其目的是将血液重新分配到肺的更多通风区域;然而,在一部分个体中,当 HPV 随着时间的推移而恶化和永久存在时,导致血管重塑和 HAPH(其特征是平均肺动脉压 (mPAP) ≥30 mmHg)的过程和分子机制被激活。在 CHH 条件下,这种病理的患病率为10%,在 CIHH 条件下,患病率为 9%。值得注意的是,HAPH 会因压力超负荷而产生右心室肥大,在某些情况下会导致心力衰竭。

        已经表明,HPV 可以通过增加细胞内浓度 (Zn2+i ) 来调节,这由 MT 蛋白通过 NO 的 S-亚硝基化介导,诱导内皮细胞和肺平滑肌细胞 (SMC) 的收缩)。此外,增加的Zn2+i已被证明是调节缺氧条件下 mtROS 增加所必需的,并指出未被抗氧化系统补偿的 ROS 水平升高会导致氧化应激增加。研究已经确定,氧化应激也与肺动脉重塑和随后的 HAPH 的过程有关。

        暴露于缺氧会产生 Zn2+i水平的改变,这是 MT 蛋白上 NO 的 S-亚硝基化的产物,这与 HPV 的发展有关。[Zn2+] i的增加也与氧化应激有关,氧化应激导致 mtROS 的积累,通过激活 PKCε 蛋白激活 Nox 复合物的 p47 phox亚基,并产生加剧的氧化应激,最终导致 HPV 介导钙2+。

        因此,在未来的研究中,重要的是确定Zn2+在不同的低压缺氧模型下所起的作用,从而为了解 HPV 过程提供新的可能性,同时确定可能的治疗靶点,如 PKCε、MT、ZIP12 和[Zn2+i在缓解 HPV 恶化机制中的作用,这是诱发缺氧引起的肺动脉高压等病理发展的机制之一。

        参考文献:

        Arriaza K, Cuevas C, Pena E, Siques P, Brito J.Impact of Zinc on Oxidative Signaling Pathways in the Development of Pulmonary Vasoconstriction Induced by Hypobaric Hypoxia.Int J Mol Sci. 2022 Jun 23;23(13):6974. doi: 10.3390/ijms23136974. PMID: 35805984.

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