不同海拔地區藏、漢族健康人腦血管反應性研究

高雁青， 吳世政

不同海拔地區藏、漢族健康人腦血管反應性研究

高雁青， 吳世政

目的 探討高海拔藏漢族及不同海拔漢族健康成年人腦血管反應性(cerebrovascular reactivity，CVR)的差異，以及血漿一氧化氮(nitric oxide，NO)和內皮型一氧化氮合酶(endothelial NOS，eNOS)對腦血管反應性可能的調節作用。方法 選取世居青海果洛(海拔3800 m)健康藏族45人為高海拔藏族組；在當地生活10 y以上的健康漢族45人為高海拔漢族組；世居青海西寧(海拔2200米)健康漢族45人為中海拔漢族組；世居四川廣漢(海拔450米)健康漢族45人為低海拔漢族組。采用經顱多普勒超聲(Transcranial Doppler，TCD)評估研究人群CVR，用硝酸還原酶法和酶聯免疫吸附法測定各組血漿NO和eNOS水平。結果 (1)世居高海拔藏族組CVR、血漿NO及eNOS含量與高海拔漢族組無顯著差異(P>0.05)；(2)低海拔漢族組CVR、血漿NO及eNOS含量明顯高于中海拔漢族組(P<0.05)；(3)中海拔漢族組CVR、血漿NO及eNOS含量明顯高于高海拔漢族組(P<0.05)；(4)低海拔漢族組CVR、血漿NO及eNOS含量明顯高于高海拔漢族組(P<0.05)；(5)隨著海拔高度越高，漢族健康人CVR、血漿NO及eNOS含量也越下降(P<0.05)。結論 高海拔地區藏漢族之間腦血管反應性沒有明顯差異；不同海拔漢族健康人群之間腦血管反應性有明顯差異，且隨著海拔高度逐漸升高，腦血管反應性逐漸下降，血漿一氧化氮和內皮型一氧化氮合酶與腦血管反應性可能有一定相關性。

藏漢族； 不同海拔高度； 腦血管反應性； 一氧化氮； 內皮型一氧化氮合酶

高原腦血管病作為嚴重威脅高原人群健康的疾病之一，對其特殊病因、發病機制的研究，有助于解決缺氧性疾病的核心問題和關鍵環節，對疾病的防治有著重要的指導意義[1]。腦血管反應性(cerebrovascular reactivity,CVR)是指腦血管當受到各種生理或病理因素刺激時，腦血管通過舒張以達到維持局部腦血流量恒定和腦灌注壓穩定的能力。CVR功能是反應腦儲備力的一個重要指標[2～4]。目前，腦血管反應性的研究越來越受到重視。

目前對CVR的測定大部分是通過誘發高碳酸血癥完成，曾有研究證實，NO介導了高碳酸血癥引起的腦血管舒張作用[5]。腦血管中CO2濃度出現起伏導致血流速度的變化，其與腦血流量的變化存在較高的相關性(CRCO2)，因此，目前多數通過測定血管二氧化碳反應性來間接評價腦血管反應性[6]。經顱多普勒超聲以其簡單、經濟、無創并能重復連續監測的優勢，成為目前臨床研究中應用最為廣泛、成熟的檢測腦血管反應性的手段之一。

NO即血管內皮舒張因子(endotheial refraction factor,EDRF)，是內皮血管重要的舒血管物質。低氧也是許多高原病的主要發病機制，NO在低氧環境下的作用一直是研究的重點。彭忠興[7]等研究通過觀察腦梗死患者CVR與NO含量，探討CVR變化與NO水平的相關性，得出NO減少會導致CVR降低，提示NO與CVR的關系密切。NO由一氧化氮合酶(nitricoxide synthase,NOS)催化L-精氨酸而生成的。NOS包分為神經型(nNOS)、可誘導型(iNOS)及內皮型(eNOS)，其中nNOS和eNOS主要在腦血管內皮表達[8]。eNOS在缺氧時通過激活缺氧誘導因子-1(HIF-1)和缺氧誘導因子-2(HIF-2)的表達，促進內皮細胞產生更多的NO氣體，但是在急性缺氧時，在肺內NO含量下降。可以使血管發生舒張效應的NO氣體是通過eNOS產生的[9]。內皮產生的NO氣體自由的擴散并進入到血管平滑肌細胞，刺激胞漿可溶性鳥苷酸環化酶，合成環鳥苷酸(cGMP)，從而導致血管舒張[10]。

本研究主要通過對高海拔藏漢族及不同海拔漢族健康人群檢測腦血管反應性及測定其血漿NO和eNOS含量，探討高海拔藏漢族及不同海拔漢族健康成年人CVR的差異，以及血漿NO和eNOS對腦血管反應性可能的調節作用。

1 資料和方法

1.1 研究對象 研究對象為健康志愿者，入選標準：(1)年齡在25～45歲內；(2)無高血壓、糖尿病、高血脂及心、腦血管疾病；(3)無長期吸煙、飲酒史；(4)雙側顳窗透過性良好，可清晰顯示血流頻譜；(5)能配合完成整個檢查過程并愿意抽取空腹血2 ml。排除標準：(1)不能配合完成整個試驗過程；(2)平靜呼吸時雙側大腦中動脈最大腦血流速度 130 cm/s，或平均腦血流速度≥90 cm/s，或伴有渦流、湍流信號及粗糙血管雜音。該試驗經青海省人民醫院倫理委員會批準。所有被研究者均被告知試驗目的及試驗方法并簽署知情同意書。

2015年7月入組高海拔研究組，在青海果洛(海拔3800米)，選取符合入選標準當地藏族45人[男25人，女20人，平均年齡(36.3±12.3)歲]為高海拔藏族組;在果洛生活10 y以上的漢族45人[男22人，女23人，平均年齡(35.8±10.6)歲]為高海拔漢族組。2015年9月入組中海拔研究組，在青海省人民醫院體檢中心選取世居青海西寧(海拔2200米)符合入選標準漢族45人[男21人，女24人，平均年齡(35.9±14.1)歲]為中度海拔漢族組；2015年11月入組低海拔研究組，在四川廣漢市(海拔450 m)人民醫院體檢中心選取符合入選標準漢族45人[男20人，女25人，平均年齡(37.0±13.2)歲]為低海拔漢族組。各組年齡、性別無統計學差異(P>0.05)。

1.2 實驗室檢查 研究人群均晨起空腹抽取靜脈血，離心收集上清液后-80 ℃冰箱保存。采用硝酸還原酶法測定NO含量，試劑盒購自南京建成生物科技所。采用酶聯免疫吸附法測定其血漿eNOS水平。

1.3 TCD檢測方法 采用DWL公司Multi-DopX TCD檢測研究對象CVR，具體操作方法如下：患者于平靜狀態下(呼吸頻率為16～20次/min)平臥于檢查床，將2個2 MHz探頭用頭架同時固定于受檢者雙側顳窗，選擇深度55～65 mm，檢測雙側大腦中動脈的速度、方向、頻譜狀態。探頭位置固定不動，取樣容積深度不變，給受檢者戴好面罩，囑受試者按照此過程進行：平靜呼吸2 min→過度換氣(深呼吸)2 min→平靜呼吸2 min→吸入自體CO22 min(接長2米的延長管)→平靜呼吸2 min→屏氣(囑其深吸一口氣后屏氣盡量保持時間長)→平靜呼吸2 min。參數讀取選擇每個時間段基線較平穩的一段，記錄其MCA最大、平均腦血流速度及EtCO2的平均值。V基線為平靜呼吸時MCA平均腦血流速度及EtCO2的平均值，V改變后為吸入自體CO22 min時MCA平均腦血流速度及EtCO2的平均值。通過測量雙側MCA的血流參數及呼出氣體的CO2分壓，計算CVR及CVRI。

CVR及CVRI計算公式如下：CVR=︳V改變后-V基線︳/︳ETCO2改變后-ETCO2基線︳；CVRI=︳V改變后-V基線︳/V基線×100%/︳ETCO2改變后-ETCO2基線︳。上述公式中，CVR計算的是CVR絕對斜率(absolute slope)，說明每毫米汞柱CO2分壓改變對應血流速度變化量的絕對值，但受基線血流速度個體間差異的影響較為明顯；CVRI的結果稱為相對斜率(relative slope)，說明每毫米汞柱CO2分壓改變對應血流速度變化的百分率，比較客觀的說明了腦血流速度隨CO2分壓改變的程度[11]。

2 結 果

2.1 高海拔地區藏、漢族CVR及CVRI的比較 果洛州藏族與果洛州漢族CVR及CVRI相比，P>0.05差異均無顯著性(見表1)。

2.2 不同海拔地區健康漢族人腦血管反應性比較 漢族健康人CVR(3.21±0.66)明顯高于西寧市漢族人CVR(2.43±0.35)，差異有統計學意義(P<0.05)；廣漢市漢族健康人CVR(3.21±0.66)明顯高于果洛州漢族人(1.93±0.21)，差異有統計學意義(P<0.05)；西寧市漢族健康人CVR(2.43±0.35)明顯高于漢族人果洛州(1.93±0.21)，差異有統計學意義(P<0.05)。廣漢市漢族健康人CVRI(4.52±1.45)明顯高于西寧市漢族人CVRI(3.64±0.83),差異有統計學意義(P<0.05)；廣漢市漢族健康人CVRI(4.52±1.45)明顯高于果洛州漢族人(3.04±0.70)，差異有統計學意義(P<0.05)；西寧市漢族健康人CVRI(3.64±0.83)明顯高于果洛州漢族人(3.04±0.70)，差異有統計學意義(P<0.05)(見表2)。

2.3 高海拔地區藏、漢族血漿NO及eNOS的比較 高海拔藏族組血漿NO及eNOS水平與高海拔漢族組相比，P>0.05均無顯著差異(見表3)。

2.4 高海拔漢族組、中度海拔漢族組、低海拔漢族組間血漿NO及eNO含量比較 低海拔漢族組血漿NO(65.14±3.11)及eNOS(301.079±35.864)明顯高于中度海拔漢族組(58.58±4.32) (248.476±36.588)，差異有統計學意義(P<0.05)；低海拔漢族組血漿NO(65.14±3.11)及eNOS (301.079±35.864)明顯高于高海拔漢族組(53.12±4.24)eNOS(221.752±30.304)，差異有統計學意義(P<0.05)；中度海拔漢族組血漿NO(58.58±4.32) 及eNOS (248.476±36.588)明顯高于高海拔漢族組(53.12±4.24)eNOS(221.752±30.304)，差異有統計學意義(P<0.05)(見表4)。

表1 果洛州(海拔3800米)藏、漢族健康人 腦血管反應性比較

表2 果洛州、西寧市、廣漢市3個不同海拔地區健康 漢族人CVR及CVRI比較

與高海拔比較*P<0.05;與中海拔比較#P<0.05

表3 高海拔地區藏、漢族健康人NO及eNOS比較

表4 高海拔、中度海拔及低海拔健康漢族人 血漿NO及eNOS比較

與果洛州比較*P<0.05;與西寧市比較#P<0.05

3 討 論

大腦是對缺氧最敏感的器官，腦血流量恒定是保證大腦正常工作的前提，無論腦血流量增加或減少都會導致腦血管疾病或腦功能紊亂。在眾多的腦血流調節機制中，腦動脈自動調節(cerebral autoregulation,CA)具有至關重要的作用。CA是指當動脈血壓在一定范圍內波動時，大腦通過各種調節機制維持腦血流量恒定的過程。在健康成年人，平均動脈壓波動于60～160 mmHg之間時，CA可以正常的發揮作用。CVR是反應腦血管儲備力的一種指標，是反應血管的舒張能力。生理學研究認為大腦處于缺氧狀態時，為了維持腦組織代謝的需要，腦內動脈擴張，血管阻力降低來增加血供，但當腦血管最大限度的擴張以后，其對CO2刺激不再有反應，PaCO2再升高，腦血流速度也不會升高，甚至反而會降低。NO是由內皮細胞NOS催化合成、釋放的舒血管因子。低氧狀態下，低氧誘導因子家族誘導并上調下游基因NOS的表達，進而促進血管內皮細胞產生NO，并自由擴散到血管平滑肌細胞，刺激胞漿可溶性鳥苷酸環化酶，合成環鳥苷酸，從而導致血管舒張[9]。NO還可加強蛋白激酶活性，促使鈣轉運泵磷酸化，使細胞內游離Ca2+轉化為結合Ca2+而被隔離至肌漿網中，降低游離Ca2+濃度，從而引起血管平滑肌舒張[12]。Pretnar等[13]研究證實NO不僅可以擴張腦供血主要動脈血管，還可以擴張腦部小血管和微血管，直接影響腦血管的調節功能，達到腦保護作用。當NO減少時，會導致腦血管舒張性下降，從而使CVR降低。NO的變化可能是調節CVR的生化基礎之一。影響CVR的NO主要來源于內皮型一氧化氮合酶產生的，本研究通過對CVR、NO及eNOS的同時測定發現當CVR升高時，NO及eNOS的量也隨之升高，也可以說明兩點：(1)NO降低可能導致CVR下降；(2)影響CVR下降的NO來源主要是eNOS產生的。

本研究通過對果洛、西寧、廣漢3個不同海拔高度健康漢族腦血管反應性及血漿NO、eNOS含量的測定發現：海拔高度越高，腦血管反應性、血漿NO、eNOS越低。其原因可能與高原特殊的低氧低氣壓、低氣溫、氣候干燥、輻射強等有關。尤其高原的低壓性缺氧使人體血氧含量和血氧飽和度降低甚至導致低氧血癥，是高原環境對人體影響最明顯和最嚴重的因素[14]。高原人群長期居住在缺氧環境，慢性缺氧刺激機體血液中代償性產生紅細胞數量增多以增強其攜氧能力。紅細胞數量增多、血紅蛋白含量增加、紅細胞壓積增高導致血液黏度增高，血流速度減慢，血小板聚集性增強，容易附于損傷的血管壁形成血栓，導致相應腦血管的狹窄。單側大腦中動脈狹窄與腦血管反應性受損存在一定關系，且大腦中動脈狹窄程度與腦血管反應性受損呈正相關[15]。另外粘稠的血液可以直接影響腦循環的有效灌注量。高原居民喜以高鹽、高脂肪、高蛋白、高熱量等食物為食，蔬菜、水果類食物攝入有限，使體內維生素物質缺乏，因此高原人群高血壓、高血脂的發病率較高，大量研究成果證實高血壓、高血脂等因素可以使腦血管反應性降低，此種飲食結構對血管是一個逐漸損害的過程。亦是導致高海拔組腦血管反應性降低的重要機制。

臨床發現高原人群不同程度存在著高同型半胱氨酸血癥，高同型半胱氨酸血癥可促使血管平滑肌增值和膠原合成，血管平滑肌增值不僅可以使血管內皮膠原積蓄增加還可以使血管壁增厚，血管結構破壞，使血管發生重構。另外低氧時eNOS表達增加，但活性下降，導致NO生成較少[16]，這可能與缺氧引起的Rho/Rho激酶活性有關[17]。西寧市相比果洛州，人體內氧含量及氧飽和度相對較高，缺氧導致的一系列對血管壁彈性損害的因素亦相對較輕，另外飲食結構也不同，維生素含量攝入也相對較多，故腦血管反應性也相對較高，與本研究結果相否。

本試驗通過對同一海拔藏、漢族間腦血管反應性及不同海拔高度漢族間腦血管反應性的研究，結果發現高原腦血管反應性相對平原腦血管反應性明顯降低，相同海拔高度藏、漢族間腦血管反應性無明顯差異，原因可能與長期高原特殊的地理環境尤其長期慢性缺氧對血管的逐漸損傷過程及高原人群飲食結構不健康導致血管的反應能力低下，相關研究證實慢性高原病患者腦血管反應明顯低于健康對照組[18]。希望通過本研究引起對高原特殊人群健康問題的重視，可以預防高原缺血性卒中的發生。

[1]吳世政.高原腦血管病-一個特殊的神經病學領域[J].中國卒中雜志,2007,2:965-968.

[2]Gur AY,Bova I,Nornstein NM.Is impaired cerebral vasomotor reactivity a predictive factor of stroke in asymptomatic patients[J].Stroke,1996,27:2188-2190.

[3]Markus H,Cullinanne M.Severely impaired cecebrovascular reactivity predicts stroke and TIA risk in patients with carotid artery stenosis and occlusion[J].Brain,2001,124:457-467.

[4]徐 運.腦血管儲備功能與缺血性卒中[J].中國卒中雜志,2007,2:652-654.

[5]Toda N.Phylogenesis of constitutively formed nitric oxide in non-mammals[J].Rey Physiol Biochem Pharmacol,2006，157:31-80.

[6]溫子龍,劉 佳,曾國祿,等.柴胡加龍骨牡蠣湯配合頸椎牽引治療頸性眩暈20例的TCD觀察[J].中國現代醫學雜志,2012,22(30):110-112.

[7]彭忠興,黃旭明,洪銘范,等.血漿一氧化氮水平和腦血管反應性與進展性卒中的關系研究[J].腦與神經疾病,2010,18(4):244-247.

[8]Naylor ARA,Merrick MVM,Gillespie II,et al.Prevalence of impaired cerebrovascular reserve in patients with symptomatic carotid artery disease[J].British J Surgery,1993,81(1):45-48.

[9]Cynthia M,Beal I,Daniel L,et al.Erzurum.Nitric oxide in adaptation to altitude[J].Free Radical Biol Med,2012,52(7):1123-1134.

[10]金 肆.急性低氧時Wistar 大鼠與高原鼠兔肺組織內皮型一氧化氮合酶基因表達的變化[J].中國組織化學與細胞化學雜志,2005,14(5):572-576.

[11]高慶春.經顱多普勒超聲在腦血管儲備功能評價中的應用[J].中國卒中雜志,2008,3:39-44.

[12]鄭必海,李素芝,周小波,等.外源性NO對快速進入高原現場幼豬氧代謝動力學的影響[J].中國醫師雜志,2005,7(7):924-925.

[13]Pretnar-Oblak J,Zaletel M,Zvan B,et al.Cerebrovascular reactivity to L-arginine in partients with lacunar infarctions[J].Cerebrovasc Dis,2005,21(3):180-186.

[14]薛 婧,徐江濤,宋永斌,等.高原腦血管病的研究進展[J].現代生物醫學進展,2009,9(21):4199-4201.

[15]Yang F,Shi W,Shi J,et al.Assessment of cerebrovascular reserve in unilateral middle cerebral artery stenosis using perfusion CT and CO2 inhalation tests[J].Int J Neurosci,2016,13:1-18.

[16]周 錦.eNOS基因轉染對慢性缺氧性肺動脈高壓的影響[N].第四軍醫大學學報,2006,18:1671-1674.

[17] Jin HG.Hypoxia-induced up regulation of endo the 2 lial small G protein Rho A and Rho-kinase/ROCK2 inhibits eNOS expression[J].Neurosci Lett,2006,408(1):62-67.

[18]Wu S,Hao G,Zhang S,et al.Cerebral vasoconstriction reactions and plasma levels of ETBR,ET-1,and eNOS in patients with chronic high altitude disease[J].Mol Med Rep,2016，14(3):2497-2502.

Cerebrovascular reactivity in healthy adults between Tibetan and the Han nationality at different altitude

GAOYanqing,WUShizheng.

(DepartmentofNeurologyinQinghaiProvincialPeople’Hospital,XiningCityofQingProvince,Xining810000,China)

Objective To investigate the differences of cerebral vascular reactivity between Han nationality and Han nationality in healthy adults at high altitude,and the possible regulatory effect of plasma nitric oxide and synthase on cerebrovascular reactivity.Methods Selected 45 people from Qinghai Guoluo (3800 meters above sea level) as the group of localized high altitude Tibetans,selected 45 Han Chinese subjects who lived in high altitude more then 10 years as the group of the Han Chinese who moved from low altitude,45 Han Chinese subjects who lived in moderate altitude in Xining (2200 m) as the group of the cerebrovascular reactivity in moderate altitude Han Chinese,45 Han Chinese subjects from Sichuan Guanghan (450 m) as the group of low altitude Han Chinese.Transcranial Doppler ultrasound was recruited to assess cerebrovascular reactivity (CVR).The nitrate reduction method and enzyme linked immunosorbent (ELISA) method were recruited to determine the levels of plasma NO and plasma eNOS.Results (1)Localized high altitude Tibetans’ cerebrovascular reactivity,plasma NO,plasma eNOS had little difference with the Han Chinese who moved from low altitude (P>0.05).(2)The cerebrovascular reactivity in low altitude Han Chinese,plasma NO,plasma eNOS were significantly higher than the Han Chinese subjects from moderate elevation (P<0.05).(3) The cerebrovascular reactivity in moderate altitude Han Chinese subjects,plasma NO and plasma eNOS were significantly higher than that of the high altitude Han Chinese subjects (P<0.05).(4)The cerebrovascular reactivity,plasma NO and plasma eNOS in low altitude Han Chinese were significantly higher than that of the high altitude Han Chinese group (P<0.05).(5)The higher the altitude,the Han people's cerebrovascular reactivity was lower,the plasma NO and plasma eNOS were lower(P<0.05).Conclusion Cerebrovascular reactivity,the plasma NO and plasma eNOS among high altitude Tibetans have no difference with the Han people.Cerebrovascular reactivity have obvious difference between different altitude in Chinese Han population,and as the altitude gradually increased,cerebrovascular reactivity decreased gradually,plasma NO and plasma eNOS and cerebrovascular reactivity may have a certain relevance.

Tibetans and Han people; Different elevation; Cerebrovascular reactivity; Nitric oxide; Endothelial nitric oxide synthase.

1003-2754(2017)04-0352-04

2016-12-09；

2017-03-30

青海省自然科學基金項目(2013-Z-921);青海省科技支撐計劃項目(2014-NS-120-1)

(青海省人民醫院神經內科，青海 西寧 810000)

吳世政，E-mail：wushizheng2005@hotmail.com

R743.3

A