急漸進高原對大鼠應激損傷與炎性反應的影響

李軍茹，賈守寧，王雙璽，李 欣，鄒小云，王慧芳，郭文斌

(1.青海省中醫院，西寧 810000；2.青海大學，西寧 810016)

高原具有低氧、寒冷、干燥的氣候特點，隨著海拔的升高，空氣中氧水平會逐漸下降，從而引起機體血氧飽和度降低、組織缺氧，心臟功能發生變化，進而影響血液的分布和血流動力學，從而導致機體發生一系列的生理和病理的改變，而產生不同程度的應激、炎癥損傷[1]。祖國醫學認為，高原環境易導致機體出現氣虛血瘀證[2]，并可引起一系列不良反應，如：胸悶、心悸、頭暈眼花、惡心、口唇發紺、呼吸困難等。本研究采用急進、漸進兩種方式進入高原，通過觀察大鼠血清血紅素加氧酶-1(HO-1)、腦鈉肽(BNP)、白細胞介素-18(IL-18)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的水平變化，探索兩種不同進入高原的方式對大鼠應激損傷及炎性反應的影響，從而為科學選擇進入高原的方式提供理論依據，現將結果報道如下。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1實驗動物 清潔級Wistar大鼠160只，雌雄各半，體質量(220±20)g，由北京斯貝福生物技術有限公司提供，動物許可證號：SCXK(京)2016-0002。

1.1.2儀器與試劑 754紫外分光光度計(上海第三分析儀器廠生產)、CL-7200型全自動生化分析儀(日本島津公司)、恒溫水浴箱(上海教學儀器廠)、KDC-40低速離心機(科大創新股份有限公司中佳分公司)、酶標儀352型(芬蘭 Labsystems Multiskan MS公司)、洗板機AC8(芬蘭 Thermo Labsystems公司)。HO-1試劑盒、BNP試劑盒、IL-18試劑盒及TNF-α試劑盒(南京建成生物工程研究所)。

1.2方法

1.2.1動物分組與處理 依據隨機數字表法，將160只大鼠分為北京組、蘭州組、急進高原組、漸進高原組，每組40只。除北京組外，其余3組空運至蘭州市，急進高原組由汽車繼續轉運至青海省果洛州瑪多縣，漸進高原組在蘭州停留3 d后由汽車運至瑪多縣。

1.2.2大鼠表征觀察 觀察各組大鼠7 d內活動情況，毛色、舌質、舌下絡脈及攝食攝水量、糞質等。

1.2.3血清學檢測 各組大鼠分別于到達目的地后第1、2、3、5、7天采血，室溫下靜置30 min，3 000 r/min離心處理20 min后，將上層血清置于EP管中，保存在-80 ℃的冰箱，采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)法測定HO-1、BNP、IL-18、TNF-α的水平。

2 結 果

2.1各組大鼠表征觀察 北京組大鼠表現活躍，反應靈敏，毛色光澤，攝食攝水量均正常，糞便質軟、形態正常，舌質淡紅；與北京組比較，蘭州組大鼠表征無明顯變化；急進高原組大鼠活動量明顯減少，被毛蓬松、毛色枯燥黯淡，攝食、水量均顯著減少，糞便稀溏或不成形，舌暗紅或紫暗，舌尖邊伴或不伴有瘀斑、瘀點，舌下脈絡迂曲擴張；漸進高原組大鼠活動量、攝食攝水量較急進高原組大鼠增加，糞便、舌色及舌尖邊瘀點、瘀斑、舌下脈絡均較急進組大鼠改善。

2.2各組大鼠血清HO-1、BNP水平變化情況 與北京組比較，蘭州組大鼠血清HO-1和BNP水平均有升高，但差異無統計學意義(P>0.05)，急進高原組大鼠第1～7天血清HO-1和BNP水平均有明顯升高(P<0.05或P<0.01)；與蘭州組相比，除急進高原組大鼠第1天血清BNP水平無明顯差異，其余時間急進高原組大鼠血清HO-1和BNP水平均有升高(P<0.05或P<0.01)，漸進高原組大鼠在第2，3，5，7天血清HO-1和BNP水平均有升高(P<0.05或P<0.01)；與急進高原組比較，漸進高原組大鼠第2，3，5，7天血清HO-1和BNP水平降低(P<0.01)，見表1。

表1 各組大鼠不同時間血清HO-1、BNP水平比較

*：P<0.05，**：P<0.01，與北京組相同測定時間點比較；#：P<0.05，##：P<0.01，與蘭州組相同測定時間點比較；※：P<0.05，※※：P<0.01，與急進高原組相同測定時間點比較

2.3各組大鼠血清IL-18和TNF-α水平變化情況 與北京組比較，蘭州組大鼠血清IL-18和TNF-α水平略升高，但差異無統計學意義(P>0.05)；而急進高原組大鼠血清IL-18水平在第1天水平較北京組升高明顯(P<0.05)，第2天升高程度較第1天無顯著差異，隨著進入高原時間的延長，第3，5，7天逐漸升高(P<0.01)，TNF-α水平在前2 d較北京組升高不明顯，在第3，5，7天較前3 d逐漸升高(P<0.01)；漸進高原組大鼠血清IL-18水平在進入高原第1，2，3天無明顯變化，第5，7天較前3 d升高差異有統計學意義(P<0.01)，TNF-α水平第1～7天較北京組無明顯升高。與蘭州組大鼠比較，急進高原組大鼠血清IL-18和TNF-α水平在第3，5，7天升高明顯，差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01)；漸進高原組大鼠血清IL-18和TNF-α水平差異無統計學意義(P>0.05)。與急進高原組大鼠比較，漸進高原組大鼠血清IL-18和TNF-α水平在第3，5，7天差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01)，見表2。

表2 各組大鼠不同時間血清IL-18和TNF-α水平比較

*：P<0.05，**：P<0.01，與北京組相同測定時間點比較；#：P<0.05，##：P<0.01，與蘭州組相同測定時間點比較；※：P<0.05，※※：P<0.01，與急進高原組相同測定時間點比較

3 討 論

祖國醫學認為，空氣即呼吸之氣，稱為“清氣”，水谷精微之氣與清氣相合聚于胸中者稱為“宗氣”，如《靈樞·邪客篇》曰：“宗氣積于胸中，出于喉嚨，以貫心脈，而行呼吸焉”，但高原環境清氣不足，可造成機體宗氣化生乏源。《直指方》云：“氣為血之帥，氣行則血行，氣止則血止”。《靈樞·刺節真邪篇》言：“宗氣不下，脈中之血凝而留止”，外加寒邪侵襲，寒主收引凝滯，故可見唇舌紫青等，此為氣虛血瘀證產生之病機[3]。研究結果發現，與北京組、蘭州組相比，急進高原組與漸進高原組大鼠均有不同程度活動量減少，被毛蓬松無華、枯燥黯淡，糞質異常，舌象瘀滯等氣虛血瘀之征象。

高原環境具有缺氧、寒冷、干燥的氣候特點，缺氧引起的氧自由基增加,是缺氧導致機體組織細胞結構與功能損傷的重要原因之一。當機體在缺氧及寒冷等應激源刺激下，可導致交感神經興奮、兒茶酚胺釋放，引起機體心率加快，增加心肌耗氧量，在一定程度上對心肌細胞產生了損害[4]。HO-1是一種應激反應蛋白，對細胞有保護和修復作用[5]。研究表明，HO-1可借助多種保護性信號通路的激活、旁分泌細胞保護因子及調節線粒體功能來減輕由炎癥因子、內毒素等介導的氧化應激損傷，對心血管的保護具有重要意義[6-7]。正常情況下，HO-1表達較少，但缺氧、運動等應激因素會使其表達上調，從而實現對細胞的保護作用[8]。因此，HO-1的升高程度亦可提示應激損傷的程度。BNP是由心肌細胞合成分泌的一種多肽，在心室負荷過重或擴張時可導致其合成增加，具有調節心血管系統穩定的作用[9]。同時，BNP水平可客觀、迅速地評價心功能，其表達與心功能分級呈正相關，心功能分級越高、損害程度越重，BNP的表達水平越高[10-11]。在本研究中，與北京組相比，漸進高原組與急進高原組大鼠血清HO-1、BNP水平均在到達目的前3 d急劇升高，隨后其表達水平逐漸趨于平穩，但漸進高原組總體水平較急進高原組低，考慮在漸進高原的過程中，由于機體細胞內環境穩態、心臟負荷變化較為緩慢，故機體有較長時間進行適應、調整，因而HO-1、BNP的表達水平較低，進而引發機體的應激損傷程度小。

IL-18是一種促炎癥細胞因子,它可誘導γ-干擾素(IFN-γ)、腫瘤壞死因子及單核細胞集落刺激因子 (GM-CSF)的合成與釋放,并誘導HIF-1、核因子-κB(NF-κB)及其他轉錄基因表達,進一步促進IL-6、IL-8等表達增加[12],是炎性反應鏈中關鍵的一環，其在心肌缺氧缺血后表達增多，與心血管疾病的發生與發展密切相關[13]。TNF-α亦是一種促炎細胞因子,由單核細胞、巨噬細胞、T淋巴細胞等產生。研究表明，TNF-α可改變心肌的鈣平衡、誘導心肌細胞凋亡[14]，且心肌病變程度與TNF-α表達水平呈正相關，即心肌損傷越嚴重，TNF-α的表達水平越高。本研究顯示，在進入高原第3天后，漸進高原組與急進高原組血清中IL-18、TNF-α水平均有升高，且以急進高原組升高明顯，提示在急性高原缺氧的應激條件下可誘發機體的更強烈的炎性反應。

綜上所述，漸進與急進高原的方式均會使血液中HO-1，BNP，IL-18與TNF-α水平升高，但采用漸進方式時，上述指標升高的水平遠低于急進方式，因而誘發機體發生應激損傷及炎性反應的程度較小。因此，進入高原時應盡量采取緩慢方式，從而減小急性高原反應的程度。