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甘肃鼢鼠（Eospalax cansus）是我国特有地下啮齿动物,终生营低氧、高二氧化碳的洞道生活,在形态、生理及分子方面进化出一系列适应机制,成为研究低氧耐受的理想模式生物。其中,抗氧化酶系统及其调节机制是低氧耐受的重要策略。研究表明,氧是需氧生物维持生命活动的重要环境因子,若机体缺乏充足氧供应,会引起氧化应激而产生多余活性氧（Reactive oxygen species,ROS）,使脂质、核酸和蛋白质等生物大分子被ROS氧化,最终导致机体形态结构异常、组织代谢紊乱等病理损坏。抗氧化酶系统可清除体内多余ROS,维持氧化-抗氧化动态平衡,主要包括醌氧化还原酶-1（NADPH:quinone oxidoreductase-1,NQO-1）和血红素加氧酶-1（haem oxygenase-1,HO-1）等。NRF2-ARE通路是低氧应激下抗氧化酶表达的主要调节机制,核心调控因子有NRF2（nuclear factor erythroid 2-related factor2）、KEAP1（Kelch-like ECH-associated protein-1）和 β-TRCP（β-transducin repeat-containing protein）等。为此,地下啮齿动物甘肃鼢鼠在低氧条件下抗氧化酶NQO-1、HO-1及调控通路NRF2-ARE的反应可能与地面啮齿动物不同,表现抗低氧机制、避免氧化应激而引起机体损伤,但这些都需要实验来验证。本实验以甘肃鼢鼠为研究对象、SD大鼠为对照,建立低氧模型（常氧:21%氧浓度;慢性低氧:10.5%氧浓度44 h;急性低氧:6.5%氧浓度6 h）。利用酶联免疫法测定脑、肝组织中抗氧化酶HO-1、NQO-1酶活性,利用实时定量PCR及Western Blot技术检测抗氧化酶HO-1、NQO-1及通路NRF2-ARE转录因子NRF2、KEAP1、β-TRCP mRNA和蛋白表达量。探究抗氧化酶及其调控通路NRF2-ARE在甘肃鼢鼠低氧耐受中作用,寻求甘肃鼢鼠区别于地面啮齿动物的独特抗氧化机制,旨在为生物体的低氧适应提供理论依据。实验结果如下:1.HO-1、NQO-1在甘肃鼢鼠和SD大鼠脑、肝中抗氧化作用（1）HO-1、NQO-1 酶活性不同氧条件下:以21%氧浓度为对照,10.5%氧浓度时,HO-1在甘肃鼢鼠和SD大鼠脑、肝中显著上调;NQO-1在甘肃鼢鼠肝和SD大鼠脑中显著上调。6.5%氧浓度时,HO-1在甘肃鼢鼠肝和SD大鼠脑、肝中显著下调;NQO-1在甘肃鼢鼠脑和SD大鼠肝中显著下调。甘肃鼢鼠与SD大鼠比较:HO-1脑中甘肃鼢鼠与SD大鼠无显著差异,肝中21%和6.5%氧浓度下SD大鼠显著高于甘肃鼢鼠;NQO-1在甘肃鼢鼠肝中10.5%氧浓度显著高于SD大鼠,脑中却显著低于SD大鼠。提示低氧应激下HO-1活性在甘肃鼢鼠与SD大鼠脑、肝中变化基本一致,10.5%慢性低氧上调活性,6.5%急性低氧下调活性;但NQO-1活性在甘肃鼢鼠与SD大鼠脑、肝间存有种属特异性和组织特异性,在甘肃鼢鼠肝中10.5%慢性低氧下活性最高。（2）Ho-1、Nqo-1 mRNA表达量不同氧条件下:以21%氧浓度为对照,10.5%氧浓度时,Ho-1、Nqo-1在甘肃鼢鼠脑和肝中显著上调;SD大鼠无变化。6.5%氧浓度时,Ho-1在甘肃鼢鼠肝中显著上调、脑中无变化,Nqo-1在甘肃鼢鼠脑和肝中均无变化;Ho-1、Nqo-1在SD大鼠中有上调趋势。甘肃鼢鼠与SD大鼠比较:Ho-1、Nqo-1在甘肃鼢鼠脑和肝中三种氧浓度下均极显著高于SD大鼠。提示在转录水平甘肃鼢鼠进化出区别于SD大鼠的低氧适应特点,Ho-1、Nqo-1转录水平极显著高于SD大鼠;10.5%慢性低氧应激可最大限度提高甘肃鼢鼠Ho-1、Nqo-1基因转录。（3）HO-1、NQO-1蛋白表达量不同氧条件下:以21%氧浓度为对照,10.5%氧浓度时,HO-1在甘肃鼢鼠脑中显著上调、肝中无变化,SD大鼠脑和肝中均无变化;NQO-1在甘肃鼢鼠脑和肝中显著上调,SD大鼠脑中无变化,肝中显著下调。6.5%氧浓度时,Ho-1、NQO-1在甘肃鼢鼠脑和肝及SD大鼠脑中均无变化,NQO-1在SD大鼠肝中显著下调。甘肃鼢鼠与SD大鼠比较:HO-1在甘肃鼢鼠脑和肝中除6.5%氧浓度下肝中显著低于SD大鼠外,其余均显著高于SD大鼠;NQO-1在脑和肝中出现明显差异,脑中甘肃鼢鼠显著高于SD大鼠,但肝中显著低于SD大鼠。提示HO-1蛋白在甘肃鼢鼠脑、肝中均高表达,但NQO-1蛋白却主要在甘肃鼢鼠脑中、SD大鼠肝中高表达应对低氧;10.5%慢性低氧比6.5%急性低氧更能刺激HO-1、NQO-1蛋白翻译。2.NRF2-ARE通路在甘肃鼢鼠和SD大鼠脑、肝中抗氧化调节（1）Nrf2、Keap1、β-trcp mRNA 表达量不同氧条件下:以21%氧浓度为对照,10.5%氧浓度时,Nrf2在甘肃鼢鼠脑和肝及SD大鼠肝中显著上调;Keap1、β-trcp在甘肃鼢鼠和SD大鼠脑中显著下调,肝中表达不同,甘肃鼢鼠无显著变化、SD大鼠Keap1显著上调。6.5%氧浓度时,Nrf2在甘肃鼢鼠脑和肝及SD大鼠脑中显著上调;Keap1、β-trcp在甘肃鼢鼠和SD大鼠脑中显著下调,肝中无显著变化。甘肃鼢鼠与SD大鼠比较:Nrf2、β-trcp在甘肃鼢鼠脑和肝中三种氧浓度下均极显著高于SD大鼠,Keap1在甘肃鼢鼠脑和肝中10.5%氧浓度下显著低于SD大鼠。提示在转录水平低氧促进正调节因子Nrf2基因转录,抑制负调节因子Keap1、β-trcp基因转录;甘肃鼢鼠脑和肝中Nrf2转录水平极显著高于SD大鼠,更利于激活下游抗氧化酶表达。（2）NRF2、KEAP1、β-TRCP 蛋白表达量不同氧条件下:以21%氧浓度为对照,10.5%氧浓度时,NRF2在甘肃鼢鼠脑中显著上调,KEAP1和β-TRCP无变化;肝中NRF2和KEAP1无变化,β-TRCP显著下调。6.5%氧浓度时,NRF2在甘肃鼢鼠脑和肝中显著上调,KEAP1在脑中显著下调,β-TRCP在肝中显著下调。甘肃鼢鼠与SD大鼠比较:NRF2在甘肃鼢鼠脑中10.5%氧浓度下显著高于SD大鼠,肝中显著低于SD大鼠;KEAP1在甘肃鼢鼠脑中6.5%氧浓度及肝中三种氧浓度下显著低于SD大鼠;β-TRCP在甘肃鼢鼠肝中低氧下显著低于SD大鼠,脑中高于SD大鼠。提示在翻译水平,低氧应激可促进甘肃鼢鼠脑和肝中NRF2蛋白翻译,抑制甘肃鼢鼠脑中KEAP1、肝中β-TRCP蛋白翻译。综上所述,抗氧化酶HO-1在甘肃鼢鼠和SD大鼠脑、肝中发挥相同抗氧化作用;NQO-1具有种属特异性和组织特异性,在甘肃鼢鼠肝中10.5%慢性低氧下呈高活性以利于机体代谢解毒。低氧应激下,NRF2-ARE通路在甘肃鼢鼠抗氧化调节中具有组织特异性,KEAP1主要在脑中、β-TRCP主要在肝中受到低氧抑制■从而上调游离NRF2,促进甘肃鼢鼠脑和肝中抗氧化酶表达,抵御氧化损伤。相比地面啮齿动物SD大鼠,地下啮齿动物甘肃鼢鼠体内抗氧化酶HO-1、NQO-1及NRF2-ARE抗氧化通路均表现出更强的抗低氧能力。HO-1和NQO-1在甘肃鼢鼠10.5%慢性低氧上调活性对抗氧化应激;6.5%急性低氧下调活性减少能耗量与氧耗量,满足机体基础代谢,实现快速低氧适应。NRF2-ARE抗氧化通路在甘肃鼢鼠10.5%慢性低氧时对下游抗氧化酶调节作用最显著。由此可见,NRF2-ARE通路是甘肃鼢鼠抗氧化应激的关键通路,已进化出区别于地面啮齿动物SD大鼠的独特低氧调节机制。