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研究背景:体外循环（cardiopulmonary bypass,CPB）的不断完善极大的推动了心脏直视手术的发展,同时术后的并发症也不可忽视,其中心脏手术后肠损伤发生率低,但病死率高达50%。研究表明CPB期间低温缺血-再灌注的病理生理改变引起氧化应激是术后肠损伤的主要原因之一,其中4-羟壬烯醛（4-Hydroxynonenal,4-HNE）大量积蓄可能是导致肠粘膜屏障损伤的重要因素。因此本研究旨在通过建立体外细胞低温I/R模型,探究低温I/R对小肠上皮细胞和紧密连接结构的影响,明确4-HNE在此过程中的作用。研究方法:建立大鼠小肠隐窝上皮细胞IEC-6和人结肠腺癌细胞Caco-2低温糖氧剥夺-复糖复氧（hypothermia oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,HOGD/R）模型,检测细胞凋亡程度、活性氧含量、紧密连接相关蛋白（ZO-1,Occludin和Claudin 1）的表达、4-HNE含量以及乙醛脱氢酶2（ALDH2）的表达情况。研究结果:与对照组相比,HOGD/R组IEC-6细胞凋亡率显著升高（1.8%±0.1%vs.30.8%±2.1%,p＜0.001）,抗凋亡蛋白Bcl-2表达水平下降（p＜0.001）,促凋亡蛋白Bax表达水平升高（p＜0.001）。HOGD/R组Caco-2细胞的ZO-1、Claudin-1和Occludin的表达水平均显著降低（p＜0.001）。蛋白免疫印迹和酶联免疫吸附实验结果均表明HOGD/R组细胞内活性氧明显增加,4-HNE大量蓄积。通过蛋白免疫印迹检测ALDH2表达水平,结果显示对照组和HOGD/R组细胞ALDH2在蛋白水平表达量无明显差异（p＞0.05）,通过酶联免疫吸附法检测ALDH2酶活性发现,HOGD/R组ALDH2酶活性明显低于对照组（p=0.037）。研究结论:HOGD/R导致小肠上皮细胞凋亡率显著增加,紧密连接蛋白表达水平降低,表明肠粘膜屏障受损。此外HOGD/R还会导致细胞内活性氧含量升高,4-HNE含量增加,虽然不影响ALDH2表达量,但能明显降低ALDH2活性。研究背景:深低温停循环（deep hypothermic circulatory arrest,DHCA）技术可为复杂心脏手术的开展提供清晰的手术视野并起到脑保护的作用,但DHCA术后相关并发症不容忽视。DHCA心脏术后肠损伤发生率虽然仅为1.1%,但预后不良。第一部分研究结果表明低温糖氧剥夺-复糖复氧（hypothermia oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,HOGD/R）导致4-羟壬烯醛（4-Hydroxynonenal,4-HNE）生成增加。Alda-1可激活乙醛脱氢酶2（Aldehyde dehydrogenase 2,ALDH2）活性增强对4-HNE的清除能力。因此本部分研究旨在确认Alda-1预处理能否改善DHCA肠损伤。研究方法:建立大鼠DHCA模型,将动物分为三组:假手术组（Sham组）、DHCA组和Alda-1预处理组（Alda-1组）。体外建立IEC-6细胞和Caco-2细胞HOGD/R模型,分为以下三组:对照组（Control组）、HOGD/R组和Alda-1预处理组（Alda-1组）。分别检测组织和细胞的4-HNE含量、ALDH2酶活性、mRNA及蛋白表达量、细胞活性、HE染色观察病理改变、透射电镜观察超微结构、TUNEL细胞凋亡、炎症因子表达、Western blot法检测肠道紧密连接蛋白以及凋亡蛋白的表达情况。研究结果:与DHCA组和HOGD/R组相比,Alda-1预处理后能显著提高小肠组织和细胞的ALDH2酶活性（p＜0.001）,不影响ALDH2蛋白表达水平（p＞0.05）。大鼠小肠组织4-HNE蛋白表达量显著高于Sham组（p＜0.001）,Alda-1预处理可明显降低4-HNE水平（p=0.028）。对于IEC-6细胞,HOGD/R组细胞活性显著低于Control组细胞,Alda-1预处理后明显提高细胞活性（p＜0.001）。HE和透射电镜结果显示,DHCA组小肠绒毛和紧密连接结构损伤严重,Alda-1预处理可以减轻小肠组织结构损伤程度。TUNEL凋亡检测结果显示,DHCA组（HOGD/R组）的细胞凋亡率明显增加,Alda-1预处理可以显著减轻DHCA（HOGD/R）细胞凋亡程度（p＜0.001）。WB检测小肠组织凋亡相关蛋白的表达水平,结果显示与DHCA组相比,Alda-1组的促凋亡蛋白Bax表达水平明显降低（p＜0.001）,抑凋亡蛋白Bcl-2表达水平显著升高（p＜0.001）。此外,DHCA导致大鼠小肠组织TNF-a、IL-6和IL-1 β含量升高,MPO表达增多。Alda-1预处理后,TNF-a和IL-6含量均显著降低,并且MPO的表达也同样降低。研究结论:Alda-1预处理提高DHCA小肠组织和细胞的ALDH2酶活性,不影响其表达量。Alda-1预处理明显减轻DHCA小肠组织和细胞4-HNE蓄积。Alda-1预处理明显减轻DHCA肠损伤,减轻紧密连接结构破坏。Alda-1预处理明显减轻DHCA细胞凋亡和炎症反应。研究背景:线粒体自噬通过去除受损或异常的线粒体,在线粒体的动态平衡稳定中发挥着重要作用。多项研究报道调节线粒体自噬在减轻器官缺血再灌注损伤中发挥重要作用。乙醛脱氢酶2（aldehyde dehydrogenase 2,ALDH2）主要分布于线粒体中,Alda-1通过激活ALDH2酶活性减轻深低温停循环（deephypothermic circulatory arrest,DHCA）后肠损伤。因此探索Alda-1预处理保护DHCA肠损伤相关机制,有助于为临床制定肠保护策略提供理论参考依据。研究方法:建立大鼠DHCA模型和大鼠小肠隐窝上皮细胞（intestinal epithelia cell-6,IEC-6）低温糖氧剥夺-复糖复氧（hypothermia oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,HOGD/R）模型。在大鼠 DHCA 模型检测 Alda-1 预处理对小肠组织细胞线粒体功能和形态的影响,透射电镜下观察是否有自噬小体并检测小肠组织自噬相关蛋白的表达情况。在体外模拟DHCA过程的HOGD/R细胞模型中,使用线粒体自噬诱导剂（CCCP）和线粒体自噬抑制剂（Mdivi-1）分别刺激HOGD/R组和Alda-1组细胞,提取细胞线粒体检测线粒体自噬蛋白PINK1和Parkin的表达情况,比较各组细胞凋亡水平、细胞活性、ATP含量、线粒体超氧化物（MitoSOX）以及线粒体膜电位（JC-1）水平。研究结果:透射电镜下观察假手术组大鼠小肠上皮细胞的线粒体数目多,形态正常,DHCA组线粒体形态异常,肿胀明显,线粒体嵴消失,Alda-1预处理组的线粒体损伤程度低于DHCA组。此外对照组、HOGD/R组和Alda-1组细胞平均ATP含量为（3.89±0.03 vs.1.25±0.04 vs.1.75±0.24 nmol/mg,p＜0.001）。透射电镜下观察到Alda-1组大鼠小肠上皮细胞有自噬小体形成,Alda-1组LC3蛋白表达量显著高于DHCA组（p＜0.001）。细胞HOGD/R模型结果显示,与Control组相比,HOGD/R明显上调PINK1和Parkin蛋白的表达（p＜0.001）,而Alda-1预处理后线粒体PINK1和Parkin蛋白表达水平显著高于HOGD/R组（p＜0.001）。与Alda-1组相比,Alda-1后给予Mdivi-1刺激后PINK1和Parkin蛋白表达水平显著降低（p＜0.001）,验证了线粒体自噬抑制剂Mdivi-1的有效性,可以明显抑制线粒体自噬。Alda-1+Mdivi-1组的促凋亡蛋白Bax表达高于Alda-1组（p＜0.001）,与HOGD/R组无差异（p＞0.05）,而抑凋亡蛋白Bcl-2蛋白表达水平显著低于Alda-1 组（p＜0.001）,与 HOGD/R 组无差异（p＞0.05）。与 HOGD/R 组相比,CCCP 刺激后给PINK1和Parkin蛋白表达水平显著升高（p＜0.001）,证明了 CCCP可有效提高线粒体自噬水平,并且PINK1和Parkin蛋白表达水平与Alda-1组相当（p＞0.05）。HOGD/R+CCCP组的促凋亡蛋白Bax表达显著低于HOGD/R组（p＜0.001）,抑凋亡蛋白Bcl-2蛋白表达水平显著高于HOGD/R组（p＜0.001）,并且这两种凋亡蛋白的表达水平与Alda-1相比无统计学差异（p＞0.05）。JC-1结果显示Alda-1预处理可显著提高线粒体膜电位（p＜0.001）,减轻线粒体损伤,而在加入线粒体自噬抑制剂Mdivi-1后,这种保护作用被抑制,线粒体膜电位水平与HOGD/R组相当（p＞0.05）。通过检测5组IEC-6细胞的MitoSOX含量,结果显示HOGD/R明显增加MitoSOX生成,Alda-1显著降低HOGD/R的MitoSOX生成,而加入Mdivi-1抑制线粒体自噬后MitoSOX生成量显著增加,HOGD/R+CCCP组的MitoSOX含量明显低于HOGD/R组和Alda-1+Mdivi-1组（p＜0.001）,而与Alda-1组无显著差异（p＞0.05）。研究结论:Alda-1预处理可保护线粒体结构和功能,并明显增强线粒体自噬。抑制线粒体自噬逆转Alda-1预处理对IEC-6细胞HOGD/R损伤的保护作用。激活PINK1/Parkin介导的线粒体自噬能起到与Alda-1预处理相当的保护作用。