崔 宇，吳佩鋒，徐 鋼，崔建華△

(1.陸軍軍醫(yī)大學(xué)高原軍事醫(yī)學(xué)系，重慶400038；新疆軍區(qū)高山病防治研究中心，新疆葉城 844900)

人體長時(shí)間在低氧環(huán)境中各系統(tǒng)將發(fā)生功能或結(jié)構(gòu)改變以適應(yīng)高原低氧環(huán)境，脫離低氧環(huán)境原有的相對習(xí)服平衡狀態(tài)受到?jīng)_擊和破壞，又發(fā)生一系列生理反應(yīng)進(jìn)行脫習(xí)服的重新調(diào)節(jié)。有50%～80%的高原移居者和世居者返回平原后會出現(xiàn)食欲減退、頭昏、嗜睡、乏力、胸悶、記憶力下降等臨床癥狀，部分人可持續(xù)數(shù)年，嚴(yán)重者不得不重返高原，此種臨床表現(xiàn)稱為高原脫習(xí)服癥[1]。居住地海拔愈高，發(fā)病率越高，癥狀愈重。高原脫習(xí)服癥不僅影響機(jī)體的整體健康水平，也影響到腦體作業(yè)能力。本研究采用缺氧大鼠返回平原后的脫習(xí)服癥模型，通過高壓氧(HBO)治療觀察其對高原脫習(xí)服癥大鼠心肌、腦、肺損傷的保護(hù)作用機(jī)制，探討HBO治療高原脫習(xí)服癥的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1材料 雄性SD大鼠49只，由陸軍軍醫(yī)大學(xué)動物中心提供(動物合格證號：SCXK 20120011)，體質(zhì)量200～220 g。

1.2方法

1.2.1動物分組及干預(yù) 49只雄性SD大鼠中44只在模擬海拔5 000 m的低壓氧艙內(nèi)常規(guī)喂養(yǎng)3個(gè)月，在低壓艙內(nèi)死亡9只，35只成活大鼠出艙后體質(zhì)量為420～450 g，按體質(zhì)量采用隨機(jī)數(shù)字法均分為高原對照組(出艙后即刻)、HBO Ⅰ組(HBO治療后7 d)、HBO Ⅱ組(HBO治療后1個(gè)月)、HBO Ⅲ組(HBO治療后2個(gè)月)，對照Ⅰ組、對照Ⅱ組、對照Ⅲ組每組5只。HBO Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組均給予HBO治療7 d；對照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組出低壓氧艙后同步在常壓常氧下喂養(yǎng)，分別與HBV Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組同步處死。余下5只在常氧常壓下喂養(yǎng)作為平原對照。

1.2.2HBO治療 HBO Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組大鼠出低壓艙后當(dāng)天開始進(jìn)行HBO治療。實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)入高壓氧艙前，先將新鮮鈉石灰置于艙底吸收多余的CO2，動物進(jìn)艙后先用純氧洗艙10 min，加壓至0.2 MPa，升壓30 min，加壓速率為125 kPa/min，在高壓狀態(tài)下停留60 min，減壓30 min，每天1次，連續(xù)治療7 d。實(shí)驗(yàn)過程中通過觀察窗仔細(xì)觀察動物在艙內(nèi)的行為狀態(tài)。艙內(nèi)溫度 22～24 ℃。

1.2.3檢測指標(biāo) 各組大鼠在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)采用2%戊巴比妥鈉對大鼠進(jìn)行腹腔麻醉，快速斷頭處死，取額葉腦皮質(zhì)、心、肺組織標(biāo)本1 mm，置3.1%戊二醛固定液，包埋、制片，在光鏡和電鏡下觀察各組超微結(jié)構(gòu)的變化并攝片。

2 結(jié) 果

2.1HBO治療對腦組織超微結(jié)構(gòu)變化 平原對照組大鼠腦組織皮層結(jié)構(gòu)完整，神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)正常，排列整齊，細(xì)胞膜、細(xì)胞核形態(tài)正常；高原對照組線粒體水腫較明顯，電子密度降低，脊斷裂、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)水腫明顯、可見脂褐素，周圍結(jié)構(gòu)可見水腫。對照Ⅰ組細(xì)胞核水腫，細(xì)胞質(zhì)豐富，電子密度降低，略顯水腫，細(xì)胞器較少，線粒體明顯水腫；HBO Ⅰ組細(xì)胞核明顯水腫、染色質(zhì)疏松、電子密度降低，細(xì)胞質(zhì)豐富，線粒體和血管周圍水腫明顯。對照Ⅱ組細(xì)胞核略顯水腫，細(xì)胞質(zhì)豐富，電子密度降低，略顯水腫，細(xì)胞器較少，細(xì)胞周圍明顯水腫；HBOⅡ組細(xì)胞核形態(tài)結(jié)構(gòu)正常，細(xì)胞質(zhì)豐富，細(xì)胞器發(fā)達(dá)，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)豐富，血管周圍水腫明顯。對照Ⅲ組細(xì)胞核結(jié)構(gòu)正常，染色質(zhì)分布正常，細(xì)胞質(zhì)豐富，細(xì)胞器較發(fā)達(dá)，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)正常,血管周圍水腫明顯；HBOⅢ組細(xì)胞核形態(tài)結(jié)構(gòu)正常，細(xì)胞質(zhì)豐富，細(xì)胞器發(fā)達(dá)，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)豐富，結(jié)構(gòu)正常，見圖1。

2.2HBO治療對心肌超微結(jié)構(gòu)變化 平原對照組大鼠結(jié)構(gòu)良好，肌絲排列規(guī)則、整齊；線粒體規(guī)則分布在肌絲之間，結(jié)構(gòu)正常、線粒體嵴密集。高原對照組大鼠心肌出現(xiàn)明顯損傷，可見個(gè)別脂滴(脂褐素)，心肌細(xì)胞濁腫、空泡變性，核周區(qū)域可見肌絲排列不規(guī)則，炎性細(xì)胞浸潤，血管擴(kuò)張，大量低電子密度區(qū)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)水腫擴(kuò)張、線粒體嵴模糊、局部出現(xiàn)斷裂和消失。對照Ⅰ組細(xì)胞核形態(tài)正常，核膜清晰，染色質(zhì)分布正常，肌絲及肌節(jié)排列紊亂、不連續(xù)，結(jié)構(gòu)清晰，線粒體發(fā)達(dá)，嵴清晰，可見水腫，核周區(qū)域可見大量低電子密度區(qū)，核周線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)水腫擴(kuò)張；HBO Ⅰ組細(xì)胞核形態(tài)正常，略顯水腫，核膜清晰，染色質(zhì)聚集分布，肌絲及肌節(jié)排列紊亂、不連續(xù)，線粒體發(fā)達(dá)，嵴清晰，可見水腫，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)少見。對照Ⅱ組細(xì)胞核形態(tài)正常，核膜清晰，染色質(zhì)分布正常，肌絲及肌節(jié)排列不規(guī)則，肌絲束粗細(xì)不均，結(jié)構(gòu)清晰，大量低電子密度區(qū)；HBOⅡ組細(xì)胞核形態(tài)正常，核膜清晰，染色質(zhì)分布正常，肌絲及肌節(jié)排列較規(guī)則，結(jié)構(gòu)清晰，線粒體發(fā)達(dá)未見水腫，嵴清晰，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)未見水腫擴(kuò)張，核周區(qū)域可見大量低電子密度區(qū)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)水腫擴(kuò)張。對照Ⅲ組細(xì)胞核形態(tài)正常，肌絲及肌節(jié)排列略顯紊亂，線粒體發(fā)達(dá)，嵴清晰，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)偶見水腫；HBOⅢ組細(xì)胞核形態(tài)正常，核膜清晰，染色質(zhì)分布正常，肌絲及肌節(jié)排列較規(guī)則，結(jié)構(gòu)清晰，線粒體相對較少，未見水腫，嵴清晰，見圖2。

A:平原對照組；B:對照Ⅰ組；C:對照Ⅱ組；D:對照Ⅲ組；E:高原對照組；F:HBO Ⅰ組；G:HBO Ⅱ組；H:HBO Ⅲ組。

圖1各組大鼠腦組織超微結(jié)構(gòu)改變(80 kV，×10 000)

A:平原對照組；B:對照Ⅰ組；C:對照Ⅱ組；D:對照Ⅲ組；E:高原對照組；F:HBO Ⅰ組；G:HBO Ⅱ組；H:HBO Ⅲ組

圖2各組大鼠心臟組織超微結(jié)構(gòu)改變(80 kV，×10 000)

A:平原對照組；B:對照Ⅰ組；C:對照Ⅱ組；D:對照Ⅲ組；E:高原對照組；F:HBO Ⅰ組；G:HBO Ⅱ組；H:HBO Ⅲ組

圖3各組大鼠肺組織光鏡顯微結(jié)構(gòu)(×100)

2.3HBO治療對肺組織超微結(jié)構(gòu)變化 平原對照組肺泡腔清晰，肺泡隔結(jié)構(gòu)正常。高原對照組肺組織排列紊亂，肺間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤，肺泡隔增寬，肺毛細(xì)血管明顯擴(kuò)張充血，肺泡腔部分區(qū)域內(nèi)可見粉紅色滲出物，肺泡壁增厚。對照Ⅰ組肺組織結(jié)構(gòu)排列紊亂，肺血管充血明顯，肺間質(zhì)可見炎性細(xì)胞浸潤，肺泡壁明顯增厚；HBO Ⅰ組肺組織結(jié)構(gòu)排列完整，肺血管充血，部分區(qū)域肺泡壁厚度增厚。對照Ⅱ組肺組織結(jié)構(gòu)排列紊亂，肺血管充血明顯，肺泡壁明顯增厚；HBO Ⅱ組肺組織結(jié)構(gòu)排列完整，肺血管充血，肺泡壁厚度稍有增厚。對照Ⅲ組肺組織結(jié)構(gòu)排列稍有紊亂，肺血管充血明顯，肺泡壁稍有增厚；HBO Ⅲ組肺組織結(jié)構(gòu)排列完整，肺間質(zhì)未見炎性細(xì)胞浸潤，肺泡壁結(jié)構(gòu)正常，未見增厚，見圖3。

3 討 論

進(jìn)入高原，人體難免會受到不同程度的損傷，其中心、腦、肺等器官損傷較明顯。高海拔環(huán)境，大氣氧分壓較海平面處明顯變低，大鼠因缺氧明顯，心肌能量不足而形成全心性損傷，主要表現(xiàn)為線粒體腫脹、肌膜破裂和細(xì)胞內(nèi)、外水腫；肺間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤，肺泡隔增寬，毛細(xì)血管明顯擴(kuò)張充血。長期缺氧引起肺小血管痙攣，血管阻力增加，肺血管結(jié)構(gòu)重建，最終導(dǎo)致肺動脈高壓，表現(xiàn)為肺動脈高壓及毛細(xì)血管通透性改變。肺動脈壓隨著海拔高度上升，缺氧時(shí)間的延長，肺組織炎癥反應(yīng)逐漸加重而升高。由于肺動脈高壓，右心室壓力過度負(fù)荷，不但肥厚擴(kuò)張，體積增大，而且充盈壓增加，使厚度和僵硬度增加的室間隔向左心室膨出，有助于高原心臟病的形成[1-3]。大量的臨床和基礎(chǔ)研究表明，HBO對組織缺血缺氧性損傷具有明顯的保護(hù)作用[4-6]。其主要作用機(jī)制是逆轉(zhuǎn)缺氧的病理過程，使體內(nèi)血氧含量和氧分壓增高，同時(shí)增加氧的彌散距離，改善氧化代謝，進(jìn)而降低顱內(nèi)壓、減輕腦水腫、改善腦缺氧。HBO處理還可以增加神經(jīng)細(xì)胞對葡萄糖的利用，有助于維持神經(jīng)細(xì)胞的能量代謝，減輕炎癥反應(yīng)，減少缺血組織的細(xì)胞死亡，達(dá)到神經(jīng)保護(hù)作用[7]。對于機(jī)體血流動力學(xué)方面，HBO處理也能使之在缺氧后得到改善，包括明顯提高右心室功能、改善冠狀動脈循環(huán)、保護(hù)心肌結(jié)構(gòu)[8]。

本課題前期研究表明，海拔5 000 m以上居住1年的青年返回平原5個(gè)月，肝臟、脾臟、腎臟等形態(tài)和功能及血液指標(biāo)可完全恢復(fù)到上高原前的水平，心臟各腔室內(nèi)徑則需1年可恢復(fù)到上高原前的水平[9-11]。本研究結(jié)果顯示，缺氧對心、腦、肺組織結(jié)構(gòu)造成損傷，返回平原經(jīng)HBO治療后組織超微結(jié)構(gòu)損傷變化較未治療組明顯改善，HBO Ⅱ組明顯好于HBO Ⅰ組，HBO Ⅲ組明顯好于HBO Ⅱ組，HBO治療后2個(gè)月完全恢復(fù)到平原水平。提示HBO治療能減輕缺氧所致的組織損傷，促進(jìn)機(jī)體恢復(fù)。HBO不同于常壓吸氧，在HBO下，肺泡氧分壓迅速提高，血液中的氧含量隨之增加，組織的氧儲量亦增加。一方面血氧張力升高，氧的有效彌散距離增加，促使血管收縮，腦組織血流量降低，減輕腦水腫[12]，同時(shí)使微循環(huán)得到改善，紅細(xì)胞、血小板聚集明顯減輕，保持了血流通暢，血管中形成和附著的微小血栓得以清除，建立側(cè)支循環(huán)，微血管數(shù)增多，恢復(fù)組織重灌注，減少腦細(xì)胞損傷的同時(shí)促進(jìn)腦組織的修復(fù)[13-17]，腦干供血增加，腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行系統(tǒng)的興奮性提高。另一方面 HBO還可通過物理作用使肺泡內(nèi)氣壓超過了肺組織間隙和毛細(xì)血管靜水壓，阻止了滲(漏)出，促進(jìn)水腫消除。

HBO治療可促進(jìn)組織細(xì)胞損傷恢復(fù)，2個(gè)月完全恢復(fù)到平原水平。提示HBO治療可促進(jìn)腦細(xì)胞的功能恢復(fù)，有明顯改善腦損傷和神經(jīng)損傷的作用，降低缺氧引起的肺動脈高壓，對缺血心肌有保護(hù)作用，為今后臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。目前對HBO治療高原脫習(xí)服癥的研究報(bào)道較少，科學(xué)研究探索適宜的HBO治療策略非常必要。隨著HBO治療機(jī)制研究的深入，以及大量的動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的進(jìn)行，HBO將成為高原脫習(xí)服癥治療的一項(xiàng)重要的手段，值得臨床推廣。

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