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摘要高原环境对人体有较大的影响。平原人快速进入海拔3000m以上的高原后，往往会发生程度不等的急性病理生理反应，轻者称为急性高原病(acutemountainsickness,AMS)，重者称为高原脑水肿(highaltitudecerebraledema,HACE)，从而威胁进入高原人群的生命安全。AMS和HACE是高原脑功能障碍的两种表现形式，对其研究已有百年的历史，缺氧被认为是AMS和HACE的触发因子，病变过程发生在中枢神经系统，但其确切的发病机制依然不很清楚。 脑脊液(cerebrospinalfluid,CSF)酸碱内环境的稳定对维持大脑功能是十分重要的。CSF酸碱内环境紊乱，必然导致脑细胞功能改变。研究表明，肺性脑病与CSF酸碱失衡密切相关。那么，高原脑功能障碍是否存在CSF酸碱紊乱，CSF酸碱失衡是否参与了高原脑功能障碍的形成，目前尚无文献报道。本研究将模拟不同的海拔高度，复制犬高原脑功能障碍的动物模型，探讨CSF酸碱失衡在高原脑功能障碍发生中的作用和机制，为高原脑功能障碍的防治提供新的有效途径。 研究内容:1.建立犬高原脑功能障碍的动物模型：利用大型低压舱以3m/s的速度将健康成年犬送至模拟海拔4500m和5000m高度，持续3d。观察不同海拔高度实验犬CSF压力、脑组织含水量及脑组织病理改变。 2.监测不同海拔高度实验犬动脉血和CSF酸碱参数变化，探讨在不同海拔高度实验犬动脉血和CSF酸碱变化特点及酸碱失衡类型。 3.检测不同海拔高度实验犬海马CA1区Na+，K+-ATP酶、SOD活性及MDA含量的变化，研究脑细胞膜结构和功能的改变。 4.应用原位杂交技术检测不同海拔高度实验犬海马CA1区AE3mRNA表达变化，探讨其在高原脑功能障碍发生中的作用。 5.观察不同海拔高度实验犬分别吸入950ml/LO2、30ml/LCO2及950ml/LO2+30ml/LCO2混合气后上述各项指标的变化，探讨其对高原脑功能障碍的治疗作用，为高原脑功能障碍的防治提供新的有效途径。 结果:1.实验犬在模拟海拔4500m的高原环境中持续3d后，pHa和CSFpH值均高于平原正常对照组，PaO2、PaCO2、HCO3-和CSFPO2、CSFPCO2、CSF[HCO3-]均低于平原正常对照组，但CSF[HCO3-]下降幅度较小，表现为CSFpH和CSF[HCO3-]相对增高，CSF呼吸性碱中毒和代谢性碱中毒。这种变化在模拟海拔5000m的高原环境中更大，与平原正常对照组比较差异显著。 2.实验犬在模拟海拔4500m和5000m的不同高度，颅内压分别为15.48cmH2O和17.33cmH2O，明显高于平原正常对照组(8.76cmH2O)；脑组织含水量分别为79.24％和80.67％，亦明显高于平原正常对照组(74.54％)，有显著性差异；对犬脑组织进行HE染色并光镜观察显示脑水肿改变，5000m较4500m更严重。 3.在模拟海拔4500m的高原环境下，实验犬海马CA1区Na+，K+-ATP酶、SOD活性明显下降，MDA含量明显上升，与平原正常对照组比较，有显著性差异，这种变化在模拟海拔5000m的高原环境上更明显。 4.原位杂交结果显示：与平原正常对照组相比，在模拟海拔4500m的高原环境下实验犬海马CA1区AE3mRNA表达下降，5000m时下降更甚。 5.实验犬在模拟海拔4500m和5000m的高原环境下，与空白对照组比较，单独吸入30ml/LCO2后，ICP、BWC及脑水肿无改善，pHa和CSFpH均降低，HCO3-、PaCO2和CSF[HCO3-]、CSFPCO2明显提高，SaO2、PaO2和CSFSO2、CSFPO2无变化；单独吸入950ml/LO2后，ICP和BWC明显下降，脑水肿减轻，SaO2、PaO2和CSFSO2、CSFPO2得到提高，pHa、PaCO2、HCO3-和CSFpH、CSF[HCO3-]、CSFPCO2的改善不明显；而30ml/LCO2和950ml/LO2结合则既使PaO2、PaCO2、HCO3-和CSFPO2、CSFPCO2、CSF[HCO3-]得到提高，又使pHa、CSFpH及ICP和BWC降低，脑水肿亦明显减轻。 6.实验犬在模拟海拔4500m和5000m的高原环境下，与空白对照组比较，单独吸入950ml/LO2后海马CA1区MDA水平明显下降而SOD和Na+，K+-ATP酶活性则明显上升，这种变化在吸入30ml/LCO2+950ml/LO2混合气后更显著，而单独吸入30ml/LCO2则无明显差异。 7.实验犬在模拟海拔4500m和5000m的高原环境下，与空白对照组比较，单独吸入950ml/LO2和吸入30ml/LCO2+950ml/LO2混合气后犬海马CA1区AE3mRNA表达升高，混合气组较氧气组升高明显，而单独吸入30ml/LCO2后无明显差异。 结论:1.成功复制了高原脑功能障碍的动物模型。 2.在高原缺氧环境下通气反应增强是机体代偿适应的首要环节，CSF酸碱失衡是高原脑功能障碍发生中的一个重要因素，对脑组织损害的核心问题可能是CSFPCO2的下降和碱中毒。 3.在高原缺氧环境下，机体内氧化—抗氧化系统之间的平衡状态被破坏，ROS生成增多，使脑细胞膜结构的完整性受损，血-脑屏障破坏，血管通透性增加，脑水肿形成。因此，高原脑功能障碍可能因氧化应激反应增强而加重。 4.AE3作为神经元细胞膜上的一种主要氯离子转运载体，其在高原缺氧和呼吸性碱中毒时表达下调，导致Cl-/HCO3-交换功能降低，引起CSF[HCO3-]浓度相对升高及CSF碱中毒。吸入950ml/LO2和30ml/LCO2+950ml/LO2混合气后实验犬海马CA1区AE3mRNA表达增高，混合气增高幅度相对大。提示AE3在高原脑功能障碍的发生中可能有一定作用。 5.在高原缺氧环境中，吸入30ml/LCO2+950ml/LO2混合气比单独吸入950ml/LO2对高原脑功能障碍的效果好，可用于高原脑功能障碍的防治，而单独吸入30ml/LCO2对高原脑功能障碍的作用不明显。