高原駐訓(xùn)對某快反部隊(duì)?wèi)?zhàn)士腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的影響

宋 昭，鄭 龍，楊來啟，鄧自和，吳銀霞，戴 捷，馬文濤(中國解放軍第三醫(yī)院全軍精神衛(wèi)生中心，寶雞 7004;陜西中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)院;通訊作者，E-mail:mwtwyj@63．com)

低壓性低氧是高海拔地區(qū)最明顯的特征，也是影響平原人適應(yīng)高原環(huán)境最重要的因素。腦是對低氧最敏感的器官，在海拔3 000 m以上的高原地區(qū)，伴隨著機(jī)體攝氧不足和組織氧供減少，大腦功能明顯受損［1］。已有研究表明高原低氧可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)代謝紊亂［2］，其主要機(jī)制為低氧改變大腦的生物化學(xué)過程，特別是神經(jīng)遞質(zhì)的代謝，其中又以單胺遞質(zhì)為主［3-6］。也有報(bào)道稱隨著高原居留時(shí)間的延長和對高原低氧環(huán)境的逐漸適應(yīng)，腦功能水平可有所恢復(fù)，但仍然低于平原水平［7］。目前國內(nèi)外有關(guān)高原低氧影響有機(jī)體神經(jīng)遞質(zhì)的研究報(bào)道主要集中在動(dòng)物低氧急性期中樞神經(jīng)遞質(zhì)［4，6］和人體外周神經(jīng)遞質(zhì)的含量變化等兩方面，缺乏針對高原低氧急性期后的人類中樞神經(jīng)遞質(zhì)變化狀況的文獻(xiàn)報(bào)道。

腦電超慢漲落圖技術(shù)(encephalofluctuograph technology，ET)是由我國首創(chuàng)并完善的新技術(shù)，在完全自然和絕對無損傷的條件下通過多重頻譜與非線性特征分析從機(jī)體腦電信號中提取超慢信號系統(tǒng)，最終能得到 Ach、Glu、DA、EXC、AchR、GABA、5-HT、NE、INH 9種腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的相對含量實(shí)測值，可以反映大腦的相對功能［8］。

本研究首次在海拔4 300 m的高原環(huán)境下使用腦ET技術(shù)測量駐訓(xùn)士兵的中樞神經(jīng)遞質(zhì)相對含量的實(shí)測值，并首次結(jié)合相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的比值指標(biāo)，旨在探索高原駐訓(xùn)對戰(zhàn)士腦功能的影響，為制定官兵高原駐訓(xùn)醫(yī)療保障方案提供理論基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1．1 研究對象

試驗(yàn)組均為來自平原某快反部隊(duì)步兵連擔(dān)負(fù)高原駐訓(xùn)任務(wù)的45名平原及盆地籍健康男性，平均年齡(20 ±1．80)歲，軍齡(1．92 ±1．30)歲，身高(173．08±4．86)cm，體重(64．67 ±5．92)kg。既往身體健康，情緒穩(wěn)定，無高原旅居史，日?；顒?dòng)和飲食相同。試驗(yàn)組平原期的腦ET檢測，于入駐高原前2周完成，駐地海拔1 100 m;試驗(yàn)組高原期的腦ET檢測，于高原駐訓(xùn)8周后完成，駐地為海拔4 300 m的青海高原。正常對照組為未進(jìn)駐高原的平原某后勤部隊(duì)45 名健康男性戰(zhàn)士，平均年齡(19．95 ±1．96)歲，軍齡(2．03 ± 1．24)歲，身高(174．16 ± 4．89)cm，體重(66．86 ±6．78)kg。兩組被試年齡、軍齡、身高、體重均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1．2 研究方法

采用北京同仁光電公司生產(chǎn)的ML-2001型腦電超慢漲落圖儀，按國際10/20系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)放置電極，讓被試在清醒、安靜、閉目狀態(tài)下連續(xù)采集腦電信號18 min。采集結(jié)束后，儀器自動(dòng)分析處理結(jié)果并給出腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì) Ach、Glu、DA、EXC、AchR、GABA、5-HT、NE、INH的實(shí)測值，并使用統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的比值。

1．3 統(tǒng)計(jì)方法

2 結(jié)果

2．1 神經(jīng)遞質(zhì)檢測值比較

與正常對照組比較，試驗(yàn)組平原期GABA、Glu、EXC、NE、DA 值較高，其中 GABA、EXC、DA 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均 P ＜0．05);AchR、5-HT、Ach、INH 值較低，其中AchR差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0．01，見表1)。

與正常對照組比較，試驗(yàn)組高原期GABA、Glu、EXC值較高，其中 EXC存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0．05);AchR、5-HT、Ach、NE、DA、INH 值較低，其中INH存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0．01，見表1)。

與平原期比較，試驗(yàn)組高原期的GABA、Glu、5-HT、Ach、EXC、NE、DA、INH 值均降低，其中 NE、DA、INH差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P＜0．05);AchR值顯著增高(P ＜0．01，見表1)。

表1 正常對照組、試驗(yàn)組平原期、試驗(yàn)組高原期神經(jīng)遞質(zhì)檢測值比較(±s)Table 1 Comparison of measured values of neurotransmitters between normal control group，plateau group and plain group(±s)

表1 正常對照組、試驗(yàn)組平原期、試驗(yàn)組高原期神經(jīng)遞質(zhì)檢測值比較(±s)Table 1 Comparison of measured values of neurotransmitters between normal control group，plateau group and plain group(±s)

與正常對照組比較，*P ＜0．05，＊＊P ＜0．01;與試驗(yàn)組平原期比較，#P ＜0．05，##P ＜0．01

組別Ach Glu DA EXC AchR GABA 5-HT NE INH正常對照組 17．13 ±4．90 5．03 ±3．81 4．97 ±2．99 12．44 ±4．37 30．34 ±5．53 6．38 ±3．61 21．78 ±5．03 9．09 ±4．39 6．72 ±3．29試驗(yàn)組平原期 17．11 ±6．02 5．37 ±4．06 6．13 ±3．69* 15．13 ±5．40*16．92 ±5．65＊＊8．08 ±3．67*21．11 ±5．15 10．66 ±4．00 6．16 ±3．87試驗(yàn)組高原期 16．39 ±7．36 5．13 ±3．81 4．55 ±2．65# 15．13 ±5．32*29．68 ±2．11##7．08 ±3．74 20．50 ±5．51 8．87 ±3．79# 4．63 ±3．30＊＊#

2．2 相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的比值比較

與正常對照組相比，試驗(yàn)組平原期GABA/Glu、Ach/AchR、5-HT/NE、EXC/INH 的比值較高，其中Ach/AchR差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0．05);5-HT/DA、NE/DA比值較低，其中5-HT/DA差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＜0．01，見表2)。

與正常對照組相比，試驗(yàn)組高原期Ach/AchR、5-HT/NE、EXC/INH比值較高，其中 Ach/AchR、EXC/INH存在顯著性差異(P分別＜0．05和0．01);GABA/Glu、5-HT/DA、NE/DA 比值較低，其中5-HT/DA存在顯著性差異(P＜0．05，見表2)。

與平原期相比，試驗(yàn)組高原期5-HT/DA、NE/DA、5-HT/NE、EXC/INH比值升高，其中EXC/INH存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0．01);GABA/Glu、Ach/AchR比值下降，但差異均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見表2)。

表2 正常對照組、試驗(yàn)組平原期、試驗(yàn)組高原期相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的比值比較(±s)Table 2 Comparison of the ratio of relevant neurotransmitters between normal control group，plateau group and plain group(±s)

表2 正常對照組、試驗(yàn)組平原期、試驗(yàn)組高原期相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的比值比較(±s)Table 2 Comparison of the ratio of relevant neurotransmitters between normal control group，plateau group and plain group(±s)

與正常對照組比較，*P ＜0．05，＊＊P ＜0．01;與平原期比較，#P ＜0．05，##P ＜0．01

組別 Ach/AchR EXC/INH GABA/Glu 5-HT/DA 5-HT/NE NE /DA正常對照組 0．85 ±0．23 3．39 ±1．86 2．05 ±1．68 9．72 ±5．23 2．66 ±1．36 3．38 ±1．23試驗(yàn)組平原期 2．29 ±2．03* 3．75 ±3．22 2．30 ±2．46 5．61 ±4．81＊＊ 2．70 ±1．46 2．72 ±2．92試驗(yàn)組高原期 2．16 ±1．09* 5．21 ±3．95＊＊##1．93 ±2．15 6．67 ±6．29*3．40 ±4．14 3．03 ±3．18

3 討論

現(xiàn)有國內(nèi)外相關(guān)報(bào)道主要集中于動(dòng)物低氧急性期的中樞神經(jīng)遞質(zhì)變化狀況，人體研究則主要為外周神經(jīng)遞質(zhì)含量的變化。本研究利用腦ET技術(shù)首次對高原駐訓(xùn)8周戰(zhàn)士的中樞神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行測定，以期了解高原低氧急性期后人體中樞神經(jīng)遞質(zhì)的變化。

腦ET技術(shù)最初應(yīng)用在我國載人航天項(xiàng)目中，梅磊［8］認(rèn)為由于腦內(nèi)神經(jīng)介質(zhì)的量子釋放與突觸后電位之間存在相關(guān)關(guān)系，而腦電α波活動(dòng)代表了腦神經(jīng)細(xì)胞突觸電位變化的總和，且已有理論證明對生物信號利用非線性特征分析可以更好地揭示生理特性［9］，因此通過對α頻段功率漲落進(jìn)行非線性分析，可以發(fā)現(xiàn)不同神經(jīng)遞質(zhì)有不同的穩(wěn)定頻率，據(jù)此得到超慢頻率譜［10］。腦功能分析儀基于以上理論，通過分析受測者腦電 α波得到 Ach、Glu、DA、EXC、AchR、GABA、5-HT、NE、INH 9 種常見神經(jīng)遞質(zhì)的含量，并由此反映機(jī)體腦功能活動(dòng)狀況。目前，這一研究成果已廣泛應(yīng)用于航天人員選拔，并被各?？漆t(yī)院引進(jìn)，成為精神疾病與腦功能障礙的重要輔助診查手段。

中樞神經(jīng)遞質(zhì)擔(dān)負(fù)著腦內(nèi)神經(jīng)信息傳導(dǎo)的任務(wù)，參與調(diào)節(jié)機(jī)體的感覺與運(yùn)動(dòng)、自主神經(jīng)活動(dòng)、睡眠與覺醒、精神活動(dòng)與內(nèi)分泌，從各方面影響著大腦活動(dòng)［11］，因此神經(jīng)遞質(zhì)含量的變化可以反映腦功能的變化。神經(jīng)遞質(zhì)從功能上可分為興奮性與抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，并組成不同的拮抗對，呈反向糾纏態(tài)［12］。Ach、Glu、DA、EXC 屬于興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，AchR、GABA、5-HT、NE、INH 屬于抑制性神經(jīng)遞質(zhì)［13］。

本研究結(jié)果顯示，在神經(jīng)遞質(zhì)實(shí)測值中，與正常對照組相比，試驗(yàn)組平原期DA、EXC含量更高，而GABA、AchR含量更低，說明試驗(yàn)組處于相對興奮狀態(tài)且更加疲勞，推測這是由于后勤部隊(duì)與快反部隊(duì)不同訓(xùn)練強(qiáng)度所導(dǎo)致的。與平原期相比，試驗(yàn)組高原期DA、NE、INH含量均顯著降低，AchR顯著增高，說明此時(shí)大腦活動(dòng)相比平原期受到抑制，推測原因?yàn)閼?zhàn)士初入高原時(shí)交感神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)興奮，在駐訓(xùn)8周后逐步被耗竭，導(dǎo)致DA、NE含量下降，這與以往研究結(jié)果基本一致。馬文濤［6］將低氧歸于生理應(yīng)激，認(rèn)為隨著生理應(yīng)激強(qiáng)度的增加，大鼠的DA、NE、5-HT含量都有逐漸升高然后降低的趨勢。Li等［14］，Miwa 等［15］也稱單獨(dú)給予大鼠低氧應(yīng)激 24 h后，NE含量減少，說明NE對低氧敏感。與正常對照組相比，試驗(yàn)組高原期DA、NE、AchR含量均無明顯變化，提示駐訓(xùn)8周后戰(zhàn)士對低氧環(huán)境有逐步適應(yīng)趨勢;EXC顯著增高、INH顯著降低，則說明此時(shí)大腦的興奮和抑制功能尚未達(dá)到平衡狀態(tài)。

腦功能活動(dòng)是各神經(jīng)遞質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，因此使用相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的比值作為評價(jià)大腦功能活動(dòng)變化的指標(biāo)更具說服力，目前國內(nèi)外尚無相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究根據(jù)各神經(jīng)遞質(zhì)的不同功能性質(zhì)計(jì)算了 GABA/Glu、Ach/AchR、5-HT/DA、5-HT/NE、NE/DA、EXC/INH等6種相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)比值。結(jié)果顯示，與正常對照組相比，試驗(yàn)組在平原與高原期下均表現(xiàn)出Ach/AchR比值顯著高于對照組、5-HT/DA比值顯著低于對照組，說明此時(shí)試驗(yàn)組腦功能活動(dòng)長期處于興奮狀態(tài)，這可推測為快反部隊(duì)處于高強(qiáng)度訓(xùn)練有關(guān)。在高原期，試驗(yàn)組EXC/INH比值均顯著高于正常對照組和平原期，也說明駐訓(xùn)8周后大腦的興奮和抑制功能尚未達(dá)到平衡狀態(tài)。

綜上所述，駐訓(xùn)8周后高原低氧仍可使戰(zhàn)士腦功能活動(dòng)受到抑制，其中DA、NE等單胺類神經(jīng)遞質(zhì)受到的影響最大。已有研究表明，DA、NE的生成與絡(luò)氨酸的代謝有關(guān)［16］，因此在駐訓(xùn)期戰(zhàn)士的飲食中增加魚類、牛肉、酸奶等富含絡(luò)氨酸的食物，可改善戰(zhàn)士腦功能活動(dòng)狀況，更好更快地適應(yīng)高原環(huán)境。

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