背景和目的　　胰岛素样生长因子（Insulin-like growth factors，IGFs）家族包括IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ，Ⅰ型、Ⅱ型胰岛素样生长因子受体，胰岛素受体(IR)以及6个与IGF高度亲和力的胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP1-6)，以及最近发现的IGFBP7，又称之为IGFBP-rP。还包括一些能够水解IGFBPs的蛋白酶类。IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ是多肽类的神经营养因子，二者具有很强的神经保护作用，能抵抗细胞凋亡引起的损伤，减轻缺氧缺血对脑组织的损伤。胰岛素样生长因子结合蛋白1-6（Insulin-like growthfactor binding protein1-6，IGFBP1-6）具有高度同源性，与IGF有高度亲和力。其N端结构域的保守序列有利于IGF的结合，C端除了参与IGF的结合外，还与IGFBPs的独立作用有关。IGFBPs的生物学效应的发挥还受到翻译后修饰的影响，例如糖基化修饰、磷酸化修饰等。　　CRF是促肾上腺激素皮质释放激素的简称，是由下丘脑产生并分泌的一种重要神经肽，最早在羊的下丘脑中分离得到。CRF在调节机体下丘脑-垂体-肾上腺轴（hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA）的功能中起重要作用。研究报道CRF主要在中枢神经系统中合成，外周的CRF可能是由神经细胞通过轴突运输至末端得到的。　　本实验利用低压低氧舱模拟5km低氧环境，研究大鼠暴露于急性低氧(8h和24 h)和慢性低氧（5d、10d和15d）后前额叶皮层IGF家族基因表达变化，目的是探讨急性低氧和慢性低氧对IGFs家族基因表达和蛋白的影响。并利用人神经母细胞瘤细胞系(IMR32)和大鼠原代前额叶皮层神经元，进一步研究低氧激活的CRF对IGFs和IGFBPs基因表达的可能调节机制。　　实验设计和方法　　整体实验:大鼠暴露于低氧舱模拟的低氧，研究急性低氧和慢性连续低氧对前额叶皮层IGF家族的表达影响。急性低氧5km(≈10.8％ O2 at sea level，54.02kPa)暴露分为8h和24 h两个时间点;慢性连续低氧5km暴露分为5d，10d和15d三个时间点。实验动物分组为:对照组和不同时间低氧暴露组。　　细胞实验:利用人神经母细胞瘤（IMR-32）细胞系和原代大鼠前额叶皮层神经元，研究低氧激活的CRF通过与CRFR1结合，激活PKA信号通路，是否参与调节细胞中IGFs和IGFBPs的基因表达。实验分组为:对照组，CRF组(0.1nM，1nM和10 nM)，CRFR1拮抗剂组和PKA拮抗剂组。利用CRFR1拮抗剂，PKA拮抗剂，研究CRF是否参与急慢性低氧下调节IGFs和IGFBPs的基因表达。　　采用荧光实时定量PCR法检测IGFs和IGFBPs各成员基因表达，用ELISA方法检测血清和组织中的IGF-Ⅰ蛋白水平变化，用Western-blot方法检测IGFBP1的蛋白表达。　　实验结果　　1.低氧改变大鼠前额叶皮层IGFⅠ和Ⅱ基因表达。急性低氧5km8h显著升高了大鼠前额叶皮层IGF-Ⅰ mRNA的表达，但24h时，表达明显降低。低氧24h下调了IGF-Ⅱ mRNA的表达。慢性低氧5d时，大鼠前额叶皮层IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ mRNA表达下降，但10d和15d时，IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ mRNA的表达恢复到正常对照水平。　　2.低氧上调大鼠前额叶皮层IGF-1R基因表达。急性低氧5km8h时，大鼠前额叶皮层IGF-1R mRNA表达显著升高;但低氧24 h时，IGF-1R mRNA的表达显著下降。IGFBP1的基因表达在5km急性低氧8h时显著升高，24h时显著降低。慢性低氧5km5d显著降低了大鼠前额叶皮层IGF-1R mRNA的表达，10d时，IGF-1RmRNA的表达和对照相比无明显差异，但慢性低氧15d时其表达显著升高。慢性低氧5km5d时，IGFBP1 mRNA表达显著降低，10d和15d时其表达均恢复到对照水平。　　3.急性低氧和慢性低氧对IGFBP2-6 mRNA的表达没有明显影响。急性低氧8h时，IGFBP4和IGFBP6都有显著升高，其他结合蛋白基因表达量与对照组相比显著下降。在急性低氧24 h时，除了IGFBP5，其他结合蛋白与对照组相比基因水平都显著下调。慢性低氧5d时，IGFBP2和IGFBP-3的mRNA表达显著下降，而IGFBP4，IGFBP5和IGFBP6的基因表达与对照组相比均无显著性差异。慢性低氧15d时，IGFBP3的基因表达显著上升，IGFBP2，-4，-5，-6的基因表达与对照组相比无显著性差异。　　4.低氧上调前额叶皮层和血清IGF-Ⅰ水平。慢性低氧5d时，血清IGF-Ⅰ水平显著升高。急性低氧8h前额叶皮层IGF-Ⅰ蛋白表达量显著升高。　　5.低氧上调前额叶皮层IGFBP1的蛋白表达。急性低氧8h，24 h和5d时，前额叶皮层IGFBP1的蛋白表达均明显升高。　　6.1 nM CRF可以增加原代培养的前额叶皮层神经元cAMP水平，CRFR1拮抗剂可以阻断CRF诱导的cAMP的增加。　　7.CRF显著升高IMR32细胞系IGF-Ⅰ和IGF-1R的mRNA表达，CRFR1拮抗剂可以阻断IGF-1R的mRNA的表达。　　小结　　急性和慢性连续低氧对大鼠前额叶皮层中IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ，IGF-1R和IGFBP1-6mRNA的表达表现出不同的调节模式。急性低氧IGF-Ⅰ和IGFBP1 mRNA表达显著升高。而在慢性连续低氧IGF-Ⅰ和IGFBP1 mRNA表达回复到对照水平，但IGF-1R的表达仍然保持较高水平。急性和慢性低氧升高IGFBP1蛋白表达。　　CRF通过与CRFR1结合，激活下游cAMP/PKA信号通路，从而调节IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ，IGF-1R和IGFBP1的mRNA的表达。