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高原鼢鼠是青藏高原的一种地下鼠,终生生活于地下封闭系统的洞穴环境之中,洞道内氧气含量低而二氧化碳含量高,并且氧气和二氧化碳含量随季节变化发生大幅度波动。为了测定高原鼢鼠洞穴环境因子的季节性变化,我们用温湿度计、干燥箱和O2、CO2测定仪测定了春、夏、秋三个季节中高原鼢鼠洞道内的温湿度、土壤水分含量和气体组成。研究结果表明:在春夏秋三季当中,夏季高原鼢鼠洞道内氧气含量明显比春季和秋季低(P<0.05),但春季和秋季差异不显著;夏季二氧化碳的含量明显的高于春季和秋季(P <0.05),春秋两季相差不明显。并且与洞道内氧气的季节性变化相比,二氧化碳的变化幅度更大。而高原鼢鼠巢内的温度和土壤水分含量相对恒定,三个季节差异均不显著。为了研究高原鼢鼠对洞穴环境变化的生理适应机制,测定了高原鼢鼠血液生理指标的季节性变化:用血气分析仪测定了高原鼢鼠动脉血O2和CO2分压的变化,用血浆CO2结合力试剂盒测定了血浆CO2结合力的季节性变化,用血常规分析仪测定了三个季节包括血液RBC及Hb含量的变化。研究结果表明:在春夏秋三个季节当中,夏季高原鼢鼠动脉血CO2分压明显高于春秋两季,而动脉血O2分压由春季到秋季逐渐升高,并且春秋两季差异显著(P <0.05);夏季血浆CO2结合力明显的高于春季和秋季(P <0.05);RBC和Hb含量由春季到秋季逐渐升高,各季节之间差异显著(P <0.05)。通过RT-PCR和Western blotting的方法研究了机体氧稳态的关键调节因子HIF-1α在mRNA和蛋白水平的季节性表达,并且对HO-1的季节性表达变化也做了初步探讨。结果表明:(1)HIF-1α与HO-1的表达具有组织特异性。(2)HIF-1α在mRNA和蛋白水平的表达水平呈现出明显的季节性差异,表现在:夏季心,肝,肺,肾中HIF-1α的表达较春季和秋季较高;肌肉中HIF-1αmRNA的表达没有明显的季节性差异,但夏季肌肉HIF-1α蛋白水平的表达比春秋两季高;而脑中HIF-1α的表达与其它的组织明显的不同,从春季到秋季表达量依次减少。HO-1mRNA的表达模式除了肌肉中是由春季到秋季依次升高,肺脏中夏季表达量最低外,心、肝及肾中HO-1mRNA的表达模式均是夏季表达量较春季和秋季要高;HO-1蛋白在三个季节的表达水平呈现出明显的差异,表现在:在肝和肾中夏季HO-1蛋白的表达较春季和秋季较高,心脏中HO-1蛋白的表达从春季到秋季依次减少,肺中夏季HIF-1α蛋白的表达最低,肌肉中秋季HIF-1α蛋白的表达最高。以上结果提示:高原鼢鼠洞道内氧气和二氧化碳的季节性波动不仅与高原鼢鼠季节性活动的差异有关,而且与土壤通透性的季节性差异有关。氧气和二氧化碳的波动导致了机体氧稳态的关键因子-HIF-1α表达的季节性变化,从而导致了氧传输系统相关因子如:RBC和Hb的季节性变化,由于不同组织的结构和功能的差异使得HIF-1α的表达具有组织特异性。我们推测氧气和二氧化碳具有协同作用。