蔡明春，黃慶愿，徐剛，羅永昌，高鈺琪

我國高原面積遼闊，地處邊疆，有著重要的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略地位。但高原環(huán)境惡劣，嚴(yán)重威脅移居人群的健康。高原環(huán)境影響人體最主要因素是低氧，高原低氧可導(dǎo)致勞動能力下降，部分人群可發(fā)生急、慢性高原病。吸氧是治療急、慢性高原病的重要措施，合理用氧能顯著改善移居高原人的精神和體力，對于提高高原移居人群的生活質(zhì)量具有重要意義[1,2]。以往由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的制約，氧氣供應(yīng)受限，吸氧一般作為醫(yī)療急救應(yīng)用。隨著社會經(jīng)濟(jì)及科技發(fā)展，高原供氧設(shè)施設(shè)備逐漸完善，很多非醫(yī)療機(jī)構(gòu)如賓館、軍事駐地等都設(shè)置了供氧系統(tǒng)[3]，氧療作為一種預(yù)防及治療高原病的措施被廣泛應(yīng)用，但用氧不當(dāng)也可對機(jī)體產(chǎn)生不利影響，如延緩高原習(xí)服進(jìn)程，發(fā)生氧中毒損傷等[4]。因此，高原吸氧對機(jī)體的影響是一個值得研究的問題。目前國內(nèi)主要在人體應(yīng)用方面進(jìn)行了初步研究[2,4,5]，但實(shí)驗(yàn)動物尚缺乏相應(yīng)報道。本研究采用間斷性低氧大鼠模型，探討久居高原間斷性供氧對心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響，為高原用氧提供實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物健康雄性SD大鼠50只，2月齡，體質(zhì)量（228±13）g，由本校實(shí)驗(yàn)動物中心提供。

1.2 主要試劑儀器BCA法蛋白測定試劑盒（碧云天生物技術(shù)研究所）；SOD、丙二醛測定試劑盒（南京建成生物工程研究所）；主要儀器：Synergy H4全功能酶標(biāo)儀（美國BioTek 公司），高原環(huán)境模擬艙（貴州風(fēng)雷航天與第三軍醫(yī)大學(xué)聯(lián)合研制），多道生理記錄儀（PowerLab 4/35）。

1.3 低氧大鼠模型的建立將50只SD大鼠隨機(jī)分為五組：①平原對照組（C組）（n=10）；②慢性低氧組（H組）（n=10）；③間斷低氧組（I組）（n=10）；④慢性低氧返回平原1周組（Hw組）（n=10）；⑤間斷低氧返回平原1周組（Iw組）（n=10）。H組大鼠置于低壓艙，模擬海拔5000 m持續(xù)減壓8周。I組動物置于低壓艙，每天上、下午將低壓艙海拔高度降至平原2 h，夜間模擬海拔2700 m減壓8 h，其余同H組。Hw組及Iw組前8周同H組及I組動物，隨后在平原飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)取材。全部動物喂以標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料（本校動物所提供），自由飲水。每周一、四，工作人員通過過渡艙進(jìn)入低壓艙打掃清潔、添加水和食物。8周后H組、I組大鼠在5000 m低壓艙中，C、Hw、Iw組大鼠在平原，用3%烏拉坦（1 ml/100g）腹腔注射麻醉后進(jìn)行心功能測定和組織取材。取右心室肌組織置于液氮中，隨后轉(zhuǎn)移到-80℃冰箱中凍存待用。

1.4 心室壓力測定分別通過頸動脈和頸外靜脈行左、右心室插管，用多道生理記錄系統(tǒng)記錄右心室最大壓力（RVMP）、右心室舒張末期壓力（RVEDP）和右心室±dp/dtmax及左心室最大壓力、舒張末期壓力和±dp/dtmax。

1.5 右心室肥厚程度檢測（Hermannn-Willson指數(shù)的測量）右心室壓力檢測完畢后，將大鼠斷頭處死，開胸完整取出大鼠心臟，去除心房組織，分離右心室（RV）和左心室+室間隔（LV），用濾紙吸干水分后稱質(zhì)量，計(jì)算Hermann-Wilson指數(shù)=RV/LV值；右室指數(shù)Rvi=RV/體質(zhì)量；心室指數(shù)Vwi=心室質(zhì)量/體質(zhì)量。

1.6 右室心肌組織化學(xué)測定取-80℃凍存心肌，檢測超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量，嚴(yán)格按SOD、MDA 試劑盒說明操作。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析（ANOVA）。

表1 低氧、供氧及返回平原一周大鼠心室重量改變（各組n均為10）

2 結(jié)果

2.1 右心室肥大指數(shù)與C組比較，H組與I組大鼠體重顯著降低（P＜0.05），返回平原1周后兩組大鼠體重恢復(fù)，與平原對照無顯著差異； I組與H兩組比較，體重?zé)o顯著差異。與C組比較，H組與I組大鼠Hermannn-Willson指數(shù)（右室與左室重量之比RV/LV）、右室指數(shù)Rvi顯著升高（P＜0.05）；但I(xiàn)組大鼠RV/LV、Rvi顯著低于H組大鼠（P＜0.05）；Hw和Iw組大鼠RV/LV、Rvi顯著低于H組（P＜0.05）；雖然與C組比較，Hw組大鼠RV/LV仍明顯增加，但I(xiàn)w組大鼠RV/LV與C組無顯著性差異（表1）。結(jié)果提示模擬海拔5000 m持續(xù)低氧8 w大鼠右心室肥大，而間斷恢復(fù)供氧可減輕大鼠右心室肥大程度；持續(xù)低氧大鼠返回平原1 w后，右心室肥大有一定程度的恢復(fù)，但間斷供氧組可完全恢復(fù)到平原對照水平。

2.2 心臟功能與C組比較，H組、I組、Hw組RVMP、REDP顯著升高（P＜0.05），但I(xiàn)組與H組比較顯著降低（P＜0.05）；Hw組與H組比較，RVMP、REDP明顯降低（P＜0.05）；與I組、Hw組比較，Iw組RVMP顯著降低（P＜0.05），與C組比較無顯著差異；Iw組與I組、Hw組比較右心室-dp/dt Max顯著降低（P＜0.05），但與平原對照比較無顯著差異。Iw組與Hw組、I組比較，右心室-dP/dt Max負(fù)值顯著降低（P＜0.05），其余各組無顯著性差異。左心室上述指標(biāo)各組之間無顯著差異（表2～3）。結(jié)果提示，大鼠5000 m缺氧8周，左心功能無顯著改變；右心室最大壓力及舒張末期壓顯著升高，間斷吸氧可顯著降低右心室壓力，返回平原后右心室舒縮功能恢復(fù)更快。

2.3 心肌SOD活性、MDA含量與C組比較，H組、I組、Hw組右室心肌SOD 活性顯著下降（P＜0.05），Iw組無顯著變化（P＜0.05）（圖1A）。與C組比較，H組大鼠心肌MDA顯著升高（P＜0.05）；與H組比較，I組、Hw組及Iw組MDA顯著降低（P＜0.05）（圖1B）。結(jié)果表明，長期低氧大鼠心肌氧自由基清除活力降低，可加重氧化應(yīng)激損傷，而間斷低氧可減輕心肌氧自由基損傷。

表2 低氧、供氧及返回平原1周大鼠右心室收縮與舒張功能（各組n均為10）

表3 低氧、供氧及返回平原一周大鼠左心室收縮與舒張功能（各組n均為8）

圖1 血清D-D與CysC判斷AHF患者近期不良預(yù)后ROC分析

3 討論

氧療作為治療和預(yù)防急、慢性高原病的首要措施已被大家公認(rèn)。高原吸氧可提高吸入氣氧分壓，增加血氧飽和度，降低肺動脈壓、減輕低氧反應(yīng)癥狀。隨著經(jīng)濟(jì)和科技進(jìn)步，高原制供氧設(shè)施完善，氧療在高原作為健康保健措施應(yīng)用越來越廣泛。但在高原環(huán)境下長期間斷吸氧對機(jī)體的影響研究報道不多。高亮等[2]觀察高原5200 m海拔駐軍戰(zhàn)士間斷吸氧（鼻塞供氧2 L/min、每日早晚吸氧60 min共15 d）能顯著提高體能。Bin等[6]研究報道每周7次（每次30 min）共30 d間斷吸氧可改善睡眠質(zhì)量、降低肺動脈壓，降低患慢性高山病的風(fēng)險，而每周2～4次吸氧沒有明顯作用。謝增柱等[7]研究發(fā)現(xiàn)高原豬吸氧后肺動脈壓力顯著降低，表明低氧肺血管收縮反應(yīng)在慢性缺氧豬肺動脈高壓發(fā)生機(jī)制中起著重要作用。本研究結(jié)果示：8周低氧環(huán)境下間斷性供氧可減輕大鼠右心室壓力和心室肥大程度；減少心肌氧自由基損傷；返回平原1周后心臟結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)更好。

高原低氧環(huán)境對人體心血管、神經(jīng)、消化、內(nèi)分泌等均有影響，其中影響最為明顯的是心血管系統(tǒng)。低氧可導(dǎo)致肺動脈高壓，右心室壓力增加，右心室肥大。健康平原成年人進(jìn)入高原3個月后即可出現(xiàn)顯著心臟功能和結(jié)構(gòu)改變[12]。本研究結(jié)果顯示，模擬海拔5000 m高原8周持續(xù)低氧大鼠體重減少，右心室最大壓力及舒張末期壓顯著升高，右心室肥大指數(shù)增加，與以往報道結(jié)果一致[13]。

長期間斷低氧-復(fù)氧對大鼠心血管的影響未見報道，我們的研究結(jié)果顯示：8周間斷低氧組大鼠與慢性低氧組比較，右心室壓力及心室肥大程度均顯著減輕。返回平原1周后，慢性低氧組大鼠心室壓力及右心室肥大雖有一定程度的恢復(fù)，但不能完全恢復(fù)；而間斷低氧組大鼠則可完全恢復(fù)到平原對照水平。間斷低氧返回平原一周組大鼠右心室舒張末期壓與持續(xù)低氧返回平原一周比較有顯著差異。除間斷吸氧返回平原1周右心室-dp/dt max與持續(xù)缺氧返回平原1周組比較負(fù)值顯著降低外，其余各組無顯著差異。+dp/dt max為心室室內(nèi)壓最大上升速率，反映心肌收縮力，-dp/dt max為心室下降最大速率，反應(yīng)心室肌舒張最大速率。dp/dt max除反映心肌收縮舒張功能外，還受后負(fù)荷的影響。低氧環(huán)境下，心臟dp/dt max增加，而吸氧后降低，表明低氧條件下心肌收縮力代償性增加。本研究結(jié)果中，雖然低氧組右心室dp/dt max與平原對照無變化，但均值有一定增加，間斷低氧返回平原一周組與平原對照比較無差異，但與低氧和低氧返回平原一周比較降低，提示低氧環(huán)境下心肌有一定程度的代償性收縮、舒張功能增強(qiáng)。上述結(jié)果表明：大鼠5000 m缺氧8周，心臟左心室功能無顯著改變，右心室最大壓力及舒張末期壓顯著升高，間斷吸氧可顯著降低右心室壓力，減少大鼠心肌氧自由基損傷，促進(jìn)返回平原后心室結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)。

Miguel等[14]報道：與持續(xù)低氧大鼠比較（模擬海拔4300 m低氧環(huán)境），經(jīng)過4個循環(huán)（一個循環(huán)=4 d低氧+4 d常氧）大鼠左心射血分?jǐn)?shù)更高，心肌組織抗氧化酶表達(dá)及線粒體氧自由基產(chǎn)生顯著升高。我們的實(shí)驗(yàn)表明，長期低氧大鼠心肌SOD活性顯著降低，心肌脂質(zhì)過氧化物丙二醛（MDA）含量顯著升高，而間斷低氧大鼠心肌MDA含量顯著低于持續(xù)低氧大鼠，表明高原間斷供氧可減輕大鼠心肌氧自由基損傷。

目前，間斷低氧（又稱間斷缺氧、間歇性缺氧等）廣泛用于阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（OSAHS）相關(guān)研究[8]。其缺氧時間和間隔時間相對較短，研究的動物模型也不統(tǒng)一[9,10]。高原環(huán)境間斷供氧，類似于間斷低氧或間斷高原暴露。高原供氧可通過供氧裝置輸出純氧經(jīng)鼻導(dǎo)管吸氧，或造成一個相對氧濃度高的富氧室。在高原增加1%的氧濃度，相當(dāng)于使海拔高度下降300 m，在海拔4500 m將室內(nèi)氧濃度提高 5%，人們的吸氧量相當(dāng)于海拔3000 m的高度[1]。鄧昌磊等[11]報道：在海拔約3500 m處利用分子篩制氧機(jī)制造富氧室可有效改善人體睡眠，該研究中室內(nèi)氧濃度達(dá)到并維持在25.5%左右，相當(dāng)于海拔高度2200 m氧含量。鼻導(dǎo)管吸氧對吸氧效率不好監(jiān)控，作為供氧動物模型研究穩(wěn)定性較差。本研究采用調(diào)節(jié)低壓艙氣壓模擬高原間斷供氧，海拔5000 m高原，氧濃度相當(dāng)于平原55%，“供氧”方式采用降低海拔高度，相當(dāng)于在高原增壓供氧，便于操作，不需要額外的設(shè)施設(shè)備，降低海拔高度可控，更經(jīng)濟(jì)，重復(fù)性更好。

綜上所述，本研究采用低壓艙間斷低氧-復(fù)氧大鼠模型，模擬高原間斷供氧，結(jié)果提示在高原間斷供氧可降低長期低氧環(huán)境下大鼠心肌氧自由基損傷，緩解右心室壓力，降低右心室心肌肥厚程度；另外，間斷供氧有利于返回平原后大鼠心臟結(jié)構(gòu)及功能恢復(fù)。表明高原吸氧可改善循環(huán)系統(tǒng)功能狀態(tài)，對撤離高原后循環(huán)系統(tǒng)恢復(fù)有促進(jìn)作用。當(dāng)然，高原吸氧效果取決于吸氧量、頻率、間隔時間等很多因素，如何科學(xué)、合理用氧是一個值得研究的問題。另外，高原吸氧對機(jī)體其它系統(tǒng)的影響及其機(jī)制還有待深入系統(tǒng)研究。