慢性低氧時牦牛和遷飼黃牛血液肝酶指標(biāo)的變化及其與ACE/ACE2的相關(guān)性*

劉鳳云， 胡 琳， 李愈嫻， 劉世明， 唐永平， 祁生貴， 楊 蕾， 吳天一

(科技部省部共建高原醫(yī)學(xué)國家重點實驗室， 青海高原醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院， 西寧 810012)

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慢性低氧時牦牛和遷飼黃牛血液肝酶指標(biāo)的變化及其與ACE/ACE2的相關(guān)性*

劉鳳云， 胡 琳， 李愈嫻， 劉世明， 唐永平， 祁生貴， 楊 蕾， 吳天一△

(科技部省部共建高原醫(yī)學(xué)國家重點實驗室， 青海高原醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院， 西寧 810012)

目的：探討長期慢性高原暴露時不同海拔牦牛(Yak)及黃牛(Cattle)血液主要肝酶指標(biāo)變化及其與ACE/ACE2比值的相關(guān)性。方法：采集青海不同地區(qū)的牦牛血樣，按海拔高度分為3 000 m、3 500 m、4 000 m及4 300 m等4個組，同時采集高山遷飼黃牛(2 500 m)及低海拔黃牛(1 300 m)血液，利用全自動血液生化分析儀測定谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、膽堿酯酶(CHE)、谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(GGT)、堿性磷酸酶(ALP)、血清脂肪酶(LPS)水平，并測定血清血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)、ACE2水平，利用單因素方差分析法分析不同海拔高度的牦牛之間，及高山遷飼黃牛和低海拔黃牛之間上述肝酶指標(biāo)的差異性，并對三種牛血清中肝酶指標(biāo)與ACE/ACE2比值的相關(guān)性進行分析。結(jié)果：與低海拔相比，4 000 m組及4 300 m組牦牛血清ALT單項升高較顯著, 而AST、CHE、GGT、ACE/ACE2比值等指標(biāo)在不同海拔牦牛血清中無明顯變化。與低海拔黃牛相比，高山遷飼黃牛血清中AST、CHE活性顯著升高，LPS、ACE活性顯著降低，尤其是ACE/ACE2比值降低近2倍。相關(guān)性分析表明，牦牛血清LPS水平與ACE/ACE2比值顯著相關(guān)(r=0.357,P<0.01),低海拔黃牛ALP水平與ACE/ACE2比值顯著相關(guān)(r=0.418,P<0.05)，但ACE/ACE2比值的改變對肝酶指標(biāo)改變的最大貢獻率僅為17.5%。結(jié)論：長期慢性低氧時高山土生牦牛血液肝酶活性受海拔高度影響不明顯，黃牛血清肝酶活性隨海拔變化較明顯，這些變化與ACE/ACE2比值變化無實際相關(guān)性。

高原；牦牛；黃牛；肝酶；ACE/ACE2比值；低氧適應(yīng)

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system, RAS)是體內(nèi)調(diào)節(jié)神經(jīng)體液和心血管功能的主要系統(tǒng)，研究表明肝臟也存在局部RAS[1]。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)和ACE2是此系統(tǒng)中的相互對立的一對核心樞紐，對調(diào)節(jié)心血管功能具有重要作用。長時間的低氧可導(dǎo)致ACE和ACE2之間的比例失衡，從而引起肺動脈高壓、體循環(huán)增壓及水鈉潴留等一系列局部組織器官的缺氧性損害[2]，而缺氧引起的肝損害可以通過血清肝酶譜的變化而反映出來[3]，但不同海拔高度的土生動物和遷飼動物的肝酶指標(biāo)變化如何?與ACE/ACE2比值有何關(guān)系并不清楚。

牦牛(yak)是青藏高原上典型的高山土生動物，可以生存于海拔5 000 m以上[4]。經(jīng)過長期自然選擇，已獲得了穩(wěn)定的高原低氧適應(yīng)。黃牛(cattle)是平原土生動物，遷飼高原后對低氧十分易感，難以生存在海拔3 000 m以上。在高海拔可罹患肺動脈高壓而發(fā)生心力衰竭稱為胸檔病(brisket disease)[5]。本文通過比較不同海拔高度的牦牛，及遷飼高原黃牛和低海拔黃牛血清主要的肝酶代謝的變化來闡述慢性高原缺氧時不同牛群肝酶代謝的特點，及其與血清ACE/ACE2比值的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 動物與分組

牦牛組：按產(chǎn)地海拔高度不同分為3 000 m、3 500 m、4 000 m及4 300 m組，合稱牦牛組(Yak)；高山遷飼黃牛組(cattle living plateau)：為70年代末從山東引進的西門塔爾牛與當(dāng)?shù)攸S牛的雜交品種，遷飼地海拔2 500 m；低海拔黃牛組(cattle living low)：為甘肅省平?jīng)鍪挟?dāng)?shù)厍卮ㄅ?，飼養(yǎng)地海拔1 300 m。

1.2 檢測方法與指標(biāo)

牛頸動脈放血處死時收集血液，置于5 ml真空促凝采血管中于3 000 r/min離心10 min后吸出上清液，利用全自動血液生化分析儀進行谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(aspertate aminotransferase,AST)、膽堿酯酶(cholines-terase，CHE)、γ-谷酰胺轉(zhuǎn)移酶(gamma glutamyl transferase， GGT)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、血清脂肪酶(serum lipase，LPS)、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin converting enzyme，ACE)、ACE2水平的測定，儀器型號OLYMPUS AU400。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件包，組間比較采用單因素方差分析，相關(guān)性檢驗用雙側(cè)Pearson 相關(guān)性檢驗。

2 結(jié)果

2.1 不同海拔高度牦牛肝酶指標(biāo)及ACE/ACE2比值的變化

方差分析結(jié)果表明，隨著海拔升高，ALT和AST水平有逐漸升高的趨勢，其中3 000 m組、3 500 m組與4 000 m組的ALT水平差異顯著(P<0.05)。但不同海拔之間的ALT、AST/ALT沒有顯著性差異。3 500 m組牦牛血清ALP含量顯著低于3 000 m組(P<0.05),其余各組未見顯著性差異。不同海拔高度牦牛血清CHE、GGT含量并無顯著性差異。隨著海拔的升高，牦牛ACE含量有逐降低趨勢，除3 500 m組顯著低于3 000 m組外(P<0.01)，其余各組未見顯著性差異；ACE2、ACE/ACE2在不同海拔的牦牛血清中均未見顯著性差異(表1)。

2.2 遷飼黃牛、低海拔黃牛肝酶指標(biāo)及ACE/ACE2比值的變化

統(tǒng)計結(jié)果表明，與低海拔黃牛比較，高山遷飼黃牛血清中AST水平顯著升高(P<0.01)，但兩者的ALT/AST比值無顯著性差異；CHE水平顯著升高(P<0.01), LPS水平明顯降低(P<0.01))。高山遷飼黃牛的ACE水平明顯降低(P<0.05), ACE2水平顯著升高(P<0.05),ACE/ACE2值較低海拔黃牛降低近2倍，差異有顯著性意義(P<0.01，表2)。

Tab. 1 Content variation of liver enzyme indicators in yak at different ±s)

ALT: Alanine aminotransferase; AST: Aspertate aminotransferase; GGT: gamma glutamyl transferase; CHE: Cholinesterase; ALP: Alkaline phosphatase; LPS: Serum lipase; ACE: Angiotensin converting enzyme

*P<0.05vs3 000 m group;#P<0.05vs3 500 m group;△P<0.05vs4 000 m group

LiverenzymeCattlelivingplateau(n=22)Cattlelivinglow(n=39)ALT(U/L)29．17±5．8631．62±11．05AST(U/L)107．20±18．0482．41±17．41??AST/ALT3．77±0．743．07±1．97CHE(U/L)149．77±39．29119．15±36．10??GGT(U/L)27．91±27．1221．56±8．11ALP(U/L)140．00±58．05139．95±80．59LPS(U/L)9．96±5．3967．13±7．08??ACE(U/L)67．23±24．7794．93±50．18?ACE2(U/L)17．21±8．5912．80±6．34?ACE/ACE24．36±2．108．04±5．20??

ALT:Alanine aminotransferase; AST: Aspertate aminotransferase; GGT: gamma glutamyl transferase; CHE: Cholinesterase; ALP: Alkaline phosphatase; LPS: Serum lipase; ACE: Angiotensin converting enzyme

*P<0.05,**P<0.01vscattle living plateau group

2.3 牦牛、遷飼黃牛、低海拔黃牛肝酶與ACE/ACE2比值的相關(guān)性分析

對3個不同牛群的血清肝酶和ACE、ACE2活性進行Pearson相關(guān)性(雙側(cè))分析，統(tǒng)計結(jié)果表明，牦牛血清ACE/ACE2比值與LPS水平顯著相關(guān)，低海拔黃牛的ACE/ACE2比值與ALP水平顯著相關(guān)，遷飼黃牛的ACE/ACE2比值與肝酶指標(biāo)無相關(guān)(表3)。

Tab. 3 Relationship among levels of serum ACE/ACE2and liver enzyme indicators in yak and cattle

LiverenzymeYakrnCattlelivingplateaurnCattlelivinglowrnALT(U/L)0．021620．031180．09037AST(U/L)0．074620．166180．08537AST/ALT0．124620．05518?0．07437CHE(U/L)0．23862?0．04218?0．01837GGT(U/L)?0．095590．380180．03037ALP(U/L)0．134620．404170．41837LPS(U/L)0．35761?0．304170．26937

ALT: Alanine aminotransferase; AST: Aspertate aminotransferase; GGT: gamma glutamyl transferase; CHE: Cholinesterase; ALP: Alkaline phosphatase; LPS: Serum lipase; ACE: Angiotensin converting enzyme

3 討論

肝臟是人體代謝的樞紐, 血供不足、缺氧等因素可引起肝組織氧化應(yīng)激水平提高及肝損害[6]。文獻報道，在高原缺氧環(huán)境下，肝臟組織結(jié)構(gòu)及酶活性均發(fā)生改變，而不同的海拔高度其缺氧嚴重程度有明顯的差別[7]。本文統(tǒng)計結(jié)果顯示,與低海拔相比，4 000 m組及4 300 m組牦牛血清ALT單項升高較顯著(4 300 m組因例數(shù)太少，與其他組沒有顯示出差異，但趨勢明顯), AST也有隨海拔升高的趨勢，說明極高海拔(4 000 m及以上)的生長環(huán)境才會引起牦牛肝細胞膜通透性輕至中度改變，使僅存于胞質(zhì)內(nèi)的ALT 釋放至血液, 致ALT升高,而主要存在于線粒體和胞漿中的AST卻無明顯改變。但是牦牛各組AST和AST/ALT比值卻無顯著性差異，CHE、GGT也無明顯變化, 說明血清ALT升高可能是機體為了適應(yīng)高原低氧而出現(xiàn)的少量代償性增加，并沒有因此造成肝細胞損傷而影響肝功能。ALP及LPS與膽汁淤積和營養(yǎng)狀況相關(guān)，在牦牛各海拔組之間的變化并無規(guī)律，說明海拔高度并不是影響它們的主要因素。高原人體的研究也顯示出一致的結(jié)果，即高原世居人的肝功能正常，特別對氧的利用及合成糖元增強，以保證運動狀態(tài)下的能量供應(yīng)，是重要的高原適應(yīng)途徑[8]。

有研究表明處于適應(yīng)水平的高原世居人群整體適應(yīng)中肝臟代謝對保證能量供應(yīng)、高原勞動和高原體能均起著重要作用，與習(xí)服水平的初到高原者是有很大不同的[9]。遷飼黃牛到達高原時間較牦牛短，在高原只生活了幾十年，其肝酶水平發(fā)生了什么改變呢？我們的結(jié)果表明，與低海拔黃牛比較，其血清AST升高，ALT、AST/ALT值無顯著性改變，即在中度海拔(2 500 m)時黃牛肝細胞膜通透性就發(fā)生了嚴重改變，使線粒體和胞漿中的AST釋放入血。此改變與前述土生牦牛不同(極高海拔牦牛ALT升高顯著)，低氧對遷飼黃牛的損害可能更大。遷飼黃牛CHE水平高于低海拔黃牛，GGT、ALP無顯著性改變。CHE是乙酰膽堿水解酶，有報道缺氧將增加膽堿酯酶的釋放，降低ACH水平，導(dǎo)致大鼠神經(jīng)元形態(tài)學(xué)損害[10]。本文結(jié)果與此趨同。說明盡管黃牛遷飼高原幾十年，其仍然沒有完全適應(yīng)高原環(huán)境。

本文嘗試從腎素-血管緊張素系統(tǒng)中ACE和ACE2的活性變化及這種變化與各肝酶活性的相關(guān)性來闡述這些差異的產(chǎn)生。在缺氧環(huán)境下經(jīng)典腎素- 血管緊張素系統(tǒng)(循環(huán)RAS)被激活， ACE基因表達上調(diào)，導(dǎo)致ACE和ACE2之間的比例失衡[2，11]，使動脈血管順應(yīng)性降低，阻力增加。我們的研究結(jié)果顯示不同海拔之間牦牛ACE/ACE2比值無顯著性差異，說明牦牛擁有更好的血管順應(yīng)性，ACE/ACE2處于良好的動態(tài)平衡中，海拔對其血清ACE-ACE2活性無顯著性影響。遷飼黃牛與低海拔黃牛相比，ACE活性顯著降低，ACE2顯著升高，ACE/ACE2顯著降低近2倍，說明遷飼黃牛為了更好適應(yīng)高原慢性缺氧環(huán)境，其血管順應(yīng)性要優(yōu)于低海拔黃牛，這可能是遷飼黃牛習(xí)服高原的標(biāo)志。那么在牦牛ACE-ACE2系統(tǒng)變化中肝酶活性變化有著怎樣的貢獻呢?從3種牛類血清肝酶活性水平與血清ACE/ACE2比值的相關(guān)性分析中，我們可以看到雖然牦牛血清ACE/ACE2比值與LPS水平顯著相關(guān)，低海拔黃牛的ACE/ACE2比值與ALP水平顯著相關(guān)，但ACE/ACE2比值的改變對肝酶指標(biāo)改變的最大貢獻率分別僅為12.7%和17.5%，而遷飼黃牛的ACE/ACE2比值與肝酶指標(biāo)完全無關(guān)，說明此3種牛血清中ACE-ACE2的變化與肝酶水平改變無關(guān)。

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Effect of altitude chronic hypoxia on liver enzymes and its correlation with ACE/ACE2in yak and migrated cattle

LIU Feng-yun, HU Lin, LI Yu-xian, LIU Shi-ming, TANG Yong-ping, QI Sheng-gui, YANG Lei, WU Tian-yi△

(National Key Laboratory of High Altitude Medicine, Ministry of Sciences and Technology, Qinghai High Altitude Medical Research Institute,Xining 810012, China)

Objective: To investigate the difference of liver enzyme levels and its correlation with serum ACE/ACE2among yak and cattle on Qinghai-Tibetan plateau, and to further explore the biochemical mechanism of their liver of altitude adaptation. Methods: The serum samples of yak were collected at 3 000 m, 3 500 m, 4 000 m and 4 300 m respectively, meanwhile the serum samples of migrated cattle on plateau (2 500 m) and lowland cattle (1 300 m) were also collected. The levels of alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), cholinesterase (CHE), gamma glutamyl transferase(GGT)， alkaline phosphatase (ALP), serum lipase (LPS), angiotensin converting enzyme(ACE), angiotensin converting enzyme-2(ACE2)in serum were measured by using fully automatic blood biochemical analyzer. We analysed the differences of the above enzymes and its correlation with ACE/ACE2. We used one way analysis of variance (ANOVA). Results: The levels of ALT in 4 000 m group and 4 300 m group of yak increased significantly compared with other groups, there were no statistically significant differences in AST, CHE, GGT, ACE/ACE2levels of yaks at different altitudes. As compared to lowland cattle, the serum levels of AST and CHE were increased, the level of LPS and ACE was decreased significantly, respectively, and especially, the ratio of ACE/ACE2of migranted cattle reduced nearly two times. The levels of LPS were significantly correlated to the ratio of ACE/ACE2in yak(r=0.357,P<0.01), and a high correlation between ALP and ACE/ACE2in lowland cattle(r=0.418,P<0.05), But the biggest contribution rate of the ratio of ACE/ACE2was only 17.5% for the changes of the levels of liver enzyme.Conclusion: The results indicated that with the altitude increased did not significantly influence the changes of liver enzymes’ activities in mountainous yaks but not in cattle. However, all above these changes weren’t actually correlated to the ratio of ACE/ACE2.

high altitude; yak; migrated cattle； liver enzymes; ACE/ACE2

科技部973前期資助項目(2012CB722506)；科技部973資助項目(2012CB518202)

2014-10-27

2015-03-06

Q494

A

1000-6834(2015)03-272-04

10.13459/j.cnki.cjap.2015.03.021

△【通訊作者】Tel: 0971-6250870; E-mail: wutianyiqh@hotmail.com