高壓氧對缺氧脫習服癥大鼠血流動力學的影響

崔建華，崔　宇，吳佩鋒，徐　剛

?

高壓氧對缺氧脫習服癥大鼠血流動力學的影響

崔建華，崔宇，吳佩鋒，徐剛

[摘要]目的觀察高壓氧（HBO）對缺氧脫習服癥大鼠血流動力學和白細胞介素-6（IL-6）、IL-10、腫瘤壞死因子-α （TNF-α）的影響。方法SD大鼠在模擬海拔5000 m的低壓氧艙內(nèi)常規(guī)喂養(yǎng)3個月，出艙后20只大鼠隨機分為HBO組（n＝10）、高原對照組（n＝10）；另外10只在常氧下喂養(yǎng)3個月作為平原對照組。高原對照組出艙后常氧下喂養(yǎng)，HBO組給予HBO治療，連續(xù)7 d。腹腔麻醉后，用多道生理記錄儀連續(xù)描記大鼠5 min肺動脈壓力曲線，測定肺動脈壓力（PAP）、左右室收縮壓（VSP）和舒張壓（VEDP）、右室等容收縮期心室內(nèi)壓力上升最大速率與右室等容舒張期心室內(nèi)壓力下降最大速率比值（±dP/dtmax）等血流動力學指標，并檢測血清白細胞介素-6（IL-6）、白細胞介素-10（IL-10）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）水平。結果與平原對照組比較，高原對照組和HBO組左右室VSP、VEDP、±dP/dtmax和mPAP均顯著增高（P＜0.05或P＜0.01）；與高原對照組比較，HBO組的上述指標均顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）。與平原對照組比較，高原對照組和HBO組SOD值下降（P＜0.05），但MDA、IL-6、IL-10和TNF-α均增高（P＜0.05或P＜0.01）；與高原對照組比較，HBO組SOD增高（P＜0.05），MDA、IL-6、IL-10、TNF-α降低（P＜0.05或P＜0.01）。結論高壓氧能提高高原脫習服癥者機體抗氧化能力，改善組織缺氧損傷后的炎癥反應，促進細胞的功能恢復。

[關鍵詞]高壓氧；高原；脫習服；血流動力學；腫瘤壞死因子-α；白細胞介素

高原脫習服癥是指高原世居者或已習服高原環(huán)境的移居者返回平原后，出現(xiàn)功能和代謝甚至結構改變的一種特發(fā)病。流行病學調(diào)查研究顯示，約有50%～80%的高原移居者和世居者返回平原后會出現(xiàn)頭昏、心慌、嗜睡、乏力、胸悶、心前區(qū)隱痛、心律不齊、智力減退等一系列的臨床癥狀，這種現(xiàn)象可維持較長時間，部分人可持續(xù)數(shù)年，嚴重者不得不重返高原，凡此種種臨床表現(xiàn)統(tǒng)稱為“高原脫習服癥”[1]。高原居住地海拔愈高，高原脫習服癥發(fā)病率越高，對高原駐防官兵帶來的負面影響也越大。我們已往曾采用藥物預防和治療高原脫習服癥[2-3]，但由于服藥時間長，受試者依從性差。高壓氧（HBO）在改善機體組織器官的有氧代謝方面的療效已經(jīng)被肯定，為了使高原脫習服癥者迅速恢復，我們設想采用HBO進行治療。本研究對海拔5000 m缺氧3個月大鼠返回常氧環(huán)境后給予HBO治療，檢測白細胞介素-6（IL-6）、IL-10、腫瘤壞死因子-α （TNF-α）和SOD的變化及其對脂質(zhì)過氧化代謝產(chǎn)物丙二醛（MDA）的變化，同時觀察血流動力學的變化，探討HBO對高原脫習服癥大鼠的作用機理。

1　材料與方法

1.1動物分組及干預取雄性健康SD大鼠（動物合格證號：SCXK 20120011）36只，體質(zhì)量200～220 g，由第三軍醫(yī)大學動物中心提供。其中26只在模擬海拔5000 m的低壓氧艙內(nèi)常規(guī)喂養(yǎng)3個月（低壓艙內(nèi)死亡6只）。出艙后體質(zhì)量為420～450 g，按體質(zhì)量采用隨機數(shù)字表法分為HBO組、高原對照組，每組10只；高原對照組出艙后常氧下喂養(yǎng)，HBO組給予HBO治療。另外10只在常氧下喂養(yǎng)3個月作為平原對照組。

1.2HBO治療HBO組動物進高壓氧艙前，艙底置新鮮鈉石灰，進艙后先用純氧洗艙10 min，加壓速率為125 kPa/min，加壓至0.2 MPa，升壓30 min，在高壓狀態(tài)下停留60 min，減壓30 min。1次/d，連續(xù)7 d。然后檢測大鼠下述指標。實驗過程中通過觀察窗仔細觀察動物在艙內(nèi)的行為狀態(tài)。艙內(nèi)溫度22～24℃。

1.3檢測指標

1.3.1心功能及血流動力學指標用10%氨基甲酸乙酯（1 m1/100 g）腹腔注射麻醉大鼠，仰臥固定于手術臺上，采用澳大利亞產(chǎn)PowerLab/8sP型多道生理記錄儀測定肺動脈平均壓力（mPAP）、右室收縮壓（RVSP）和舒張壓（RVEDP）、右室等容收縮期心室內(nèi)壓力上升最大速率與右室等容舒張期心室內(nèi)壓力下降最大速率比值（±dP/dtmax）及左室收縮壓（LVSP）和舒張壓（LVEDP）、左室±dP/dtmax等心功能及血流動力學指標。

1.3.2血清學指標采大鼠靜脈血，檢測血清SOD、MDA、IL-6、IL-10和TNF-α水平。IL-6、IL-10和TNF-α檢測采用美國bender ELISA試劑盒；SOD測定采用黃嘌呤氧化酶法，MDA測定采用硫代巴比妥酸比色法，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。所有實驗操作嚴格按說明書進行。

1.4統(tǒng)計學方法采用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件處理，數(shù)據(jù)以±s表示，組間比較采用方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學思義。

2　結果

2.1高壓氧對缺氧脫習服大鼠右心室功能和平均肺動脈壓的影響與平原對照組比較，高原對照組和HBO組RVSP、RVEDP、±dP/dtmax和mPAP均增高（P＜0.05或P＜0.01）；與高原對照組比較，HBO組的上述指標顯著降低（P＜0.05）。見表1。

2.2高壓氧對缺氧脫習服大鼠左心室功能的影響與平原對照組比較，高原對照組和HBO組的LVSP、LVEDP和±dP/dtmax顯著增高（P＜0.05或P＜0.01），與高原對照組比較，HBO組的上述指標顯著降低（P＜0.05）。見表2。

2.3高壓氧對缺氧脫習服大鼠自由基代謝及IL-10、IL-6、TNF-α的影響與平原對照組比較，高原對照組和HBO組SOD值下降（P＜0.05），MDA、IL-6、IL-10和TNF-α均增高（P＜0.05或P＜0.01）；與高原對照組比較，HBO組SOD增高（P＜0.05），MDA、IL-6、IL-10、TNF-α降低（P＜0.05或P＜0.01）。見表3。

表1　高壓氧對缺氧脫習服大鼠右心室功能和平均肺動脈壓的影響（n＝1O）

表2　高壓氧對缺氧脫習服大鼠左心室功能的影響（n＝1O）

表3　高壓氧對缺氧脫習服大鼠自由基代謝及IL-1O、IL-6、TNF-α的影響（n＝1O）

3　討論

低氧是一種常見的致病和損傷因素，可誘發(fā)機體產(chǎn)生多系統(tǒng)、多器官的功能或結構性改變。脫離低氧環(huán)境返回平原后，機體原有的相對平衡狀態(tài)受到?jīng)_擊和破壞，機體又進行高原脫習服的重新調(diào)節(jié)。高壓氧目前己廣泛運用于各種急慢性缺血缺氧性疾病的治療[4]。有資料報道，一定壓力和時間條件下的高壓氧處理和短暫缺氧，都能使機體內(nèi)的活性氧含量增加，提高抗氧化物反應酶的活性[5-6]。本研究發(fā)現(xiàn)，與高原對照組比較，高壓氧組右心室功能和平均肺動脈壓明顯改善，SOD增高，MDA降低，表明高壓氧能增強高原脫習服癥機體抗氧化能力，其作用機制為高壓氧迅速提高動脈血溶解氧，增加氧的有效彌散距離和組織含氧量，改善組織的缺氧狀態(tài)。在0.2 MPa的高壓氧下吸純氧可使動脈血氧分壓達1400 mmHg，組織的氧分壓可高達80～100 mmHg[7]，增加神經(jīng)細胞對葡萄糖的利用，有助于維持神經(jīng)細胞的能量代謝。

近年來，大量的臨床和基礎研究表明，HBO對組織缺血缺氧性損傷具有明顯的保護作用。HBO可以使組織產(chǎn)生缺血耐受，這種缺血耐受可能是由于HBO使組織產(chǎn)生大量的抗氧化酶，誘導機體產(chǎn)生自身保護作用，從而增強對更大刺激的抵抗能力，避免細胞的二次損傷，逆轉(zhuǎn)缺氧的病理過程。HBO通過調(diào)節(jié)機體自由基的含量發(fā)揮抗氧化作用，使微循環(huán)得到改善，缺氧造成的血流緩慢得以恢復，紅細胞、血小板聚集明顯減輕，血管中形成和附著的微小血栓得以清除，開放微血管數(shù)增多，保持了血流通暢，恢復組織重灌注[8]。

HBO的作用還包括抑制細胞凋亡、減輕組織炎癥反應等。本實驗結果表明，HBO能明顯降低高原脫習服大鼠血清IL-6、IL-10、TNF-α水平。TNF-α是體內(nèi)炎癥反應和一系列病理生理過程的重要介質(zhì)；IL-6是促炎因子，在TNF-α等誘導下由多種細胞產(chǎn)生，通過調(diào)控成熟炎性細胞功能發(fā)揮刺激炎癥的作用；IL-10是機體內(nèi)諸多抗炎細胞因子中最重要的多功能反饋調(diào)節(jié)因子，有利于促炎-抗炎細胞因子平衡和炎癥的恢復。本研究結果顯示，HBO可抑制TNF-α等炎癥細胞因子的產(chǎn)生和活化[9]，可改善組織損傷后的繼發(fā)炎癥反應和神經(jīng)損傷，減少炎癥介質(zhì)的合成和釋放，減輕細胞凋亡，加速損傷細胞修復，從而減輕機體的炎癥反應。

綜上，本實驗是探索防治高原脫習服癥新方法的一項成功嘗試，為高原脫習服的早期治療帶來新的研究方向和思路，不僅對高原脫習服和低氧研究，而且對HBO的臨床應用都具有一定的價值。

【參考文獻】

[1]高鈺琪.高原軍事醫(yī)學[M].重慶：重慶出版社，2005：237-238.

[2]崔建華，張西洲，李彬，等.高原脫適應的藥物防治措施[J].高原醫(yī)學雜志，2009，3: 9-13.

[3]崔建華，王引虎，高亮，等.幾種藥物對高原脫適應者血液流變學的影響[J].中國血液流變學志，2006，16（1）: 52.

[4]李溫人，倪國壇.高壓氧醫(yī)學[M].上海：上?？茖W技術出版社，1998:5-6.

[5]GregoreVie P，Lyneh GS，Wi11iams DA. HyPerbaric oxygen modu1ates antioxidant enzyme actiVity in rat ske1eta1 musc1es[J]. Eur J APPI Physio1，2001，86（1）: 24-27.

[6]Vanden Hoek TL，Becker LB，Shao Z，et a1. ReactiVe oxygen sPecies re1eased from mitochondria during brief hyPoxia induce Pre-conditioning in cardio-myocytes [J]. J Bio1 Chem，1998，273: 18092-18098.

[7]高春錦，楊捷云，翟曉輝.高壓氧醫(yī)學基礎與臨床[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，2008: 73-270.

[8]王傳民，張國瑾，王培東，等.高壓氧在腦復蘇中的應用[J].中華航海醫(yī)學雜志，1997，4（1）：57-58.

[9]崔建華，吳佩鋒，高亮，等.高壓氧預處理對急性缺氧大鼠血流動力學和細胞因子的影響[J].中華航海醫(yī)學與高氣壓醫(yī)學雜志，2014，21（5）：296-301.

·護理園地·

Effects of hyPerbaric oxygen on hemodynamics of rats with hyPoxia deacc1imatization

Cui Jianhua1，Cui Yu2，Wu Peifeng1，Xu Gang2

1. Research Institute of Mountain Sickness，HosPita1 18 of PLA，Yecheng，Xinjiang，844900，China；2. Co11ege of High A1titude Mi1itary Medicine，the Third Mi1itary Medica1 UniVersity of PLA，Chongqing，400038，China

[Abstract]ObjectiVe To obserVe the effects of hyPerbaric oxygen（HBO）on the hemodynamics and inter1eukin-6，inter1eukin-10，and TNF-α of rats with hyPoxia deacc1imatization. Methods SD rats had been housed in a hyPobaric hyPoxia chamber at the simu1ated a1titude of 5000 m for 3 months. After that，twenty SD rats were random1y and equa11y diVided into HBO grouP and high a1titude contro1 grouP. Another 10 had been raised in norma1 Pressure and oxygen enVironment as the P1ain contro1 grouP for 3 months. The high a1titude contro1 grouP had been raised in norma1 Pressure and oxygen enVironment for 7 d after hyPobaric hyPoxia exPosure，and the HBO grouP receiVed the hyPerbaric oxygen treatment for 7 d. After the intraPeritonea1 anesthesia，Po1ygraPh was used to continuous1y trace the fiVe-minute Pu1monary artery Pressure curVe，and detection was made in the Pu1monary artery Pressure （PAP），1eft and right Ventricu1ar systo1ic Pressure（VSP）and diasto1ic b1ood Pressure（VEDP），the ratio of the right Ventricu1ar systo1ic Ventricu1ar isoVo1umic maximum Pressure rise rate to the right Ventricu1ar diasto1ic Ventricu1ar isoVo1umic maximum Pressure droP rate （±dP/dtmax），and other hemodynamic Parameters. And detection was a1so made in the IL-6，IL-10，TNF-α，suPeroxide dismutase （SOD），and ma1ondia1dehyde（MDA）1eVe1s. Resu1ts ComPared with the Parameters in the P1ain contro1 grouP，the 1eft and right VSP，VEDP，±dP/dtmax，and mPAP in the high a1titude contro1 grouP and HBO grouP significant1y increased（P＜0.05 or P＜0.01）. ComPared with those Parameters in the high a1titude contro1 grouP，those in the HBP grouP a11 significant1y decreased（P＜0.05 or P＜0.01）. ComPared with the SOD，MDA，IL-6，IL-10，and TNF-α in the P1ain contro1 grouP，the SOD in the high a1titude contro1 grouP and the HBO grouP decreased（P＜0.05），whi1e other Parameters increased（P＜0.05 or P＜0.01）. ComPared with the SOD，MDA，IL-6，IL-10，and TNF-α in the high a1titude contro1 grouP，the SOD in the HBO grouP increased（P＜0.05），whi1e other Parameters decreased（P＜0.05 or P＜0.01）. Conc1usion HyPerbaric oxygen can imProVe the oxidation resistance abi1ity and the inf1ammatory reaction after hyPoxia injury and effectiVe1y Promote ce11 functiona1 rehabi1itation.

[Key words]hyPerbaric oxygenation；high a1titude；deacc1imatization；hemodynamics；TNF-α；inter1eukin

收稿日期：（2015-11-06）

基金項目：國家科技支撐計劃項目（2009BAI85B06）；高原醫(yī)學教育部重點實驗室資助項目（2011JSGY05）；蘭州軍區(qū)高原科研攻關課題（LZ13GY05）

文章編號1004-0188（2016）02-0198-03

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2016.02.031

中圖分類號R 594.3

文獻標識碼A

作者單位：844900新疆葉城，解放軍18醫(yī)院高山病研究所（崔建華，吳佩鋒）；第三軍醫(yī)大學高原軍事醫(yī)學系（崔宇，徐剛）