急進高原大鼠胃腸型應(yīng)激損傷及其機制#

李蓮順，康文娟，李永芳，楊 梅*

(1.青海省海東市樂都區(qū)人民醫(yī)院；2.青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院)

高原低氧可引起機體復(fù)雜的病理生理變化，對機體產(chǎn)生各種不良影響，過去人們主要關(guān)注高原低氧對心、肺和腦等重要臟器的損傷，但現(xiàn)在越來越多的證據(jù)表明[1-3]，高原低氧會損傷胃腸功能，出現(xiàn)食欲下降、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等消化系統(tǒng)癥狀，嚴重者還會出現(xiàn)胃十二指腸糜爛或潰瘍出血，甚至穿孔，嚴重影響新入高原者。

胃腸功能受到神經(jīng)和體液多層次的復(fù)雜調(diào)控。急進高原引起的機體消化系統(tǒng)功能損傷，可能與機體對低氧、寒冷的高原環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)激而導(dǎo)致神經(jīng)體液系統(tǒng)功能紊亂、胃腸激素分泌異常等有關(guān)[4-6]。進一步加強高原低氧環(huán)境下對機體胃腸道粘膜損傷及胃腸激素變化的研究，對進駐高原人群所致胃腸應(yīng)激性損傷的早期預(yù)防和治療具有積極作用，對促進急進高原人群的高原習(xí)服并提高其生活質(zhì)量具有重要意義。本研究主要觀察急進高原(海拔4370m)大鼠在不同時間的胃粘膜損傷及血清胃泌素(gastrin，GAS)、內(nèi)皮素(endothelin，ET)、磷脂酶A2(phospholipase A2，PLA2)、前列腺素E2(prostaglandin，PGE2)和血漿胃動素(motilin，MTL)水平的變化。

1 材料與方法

1.1 實驗試劑及儀器選擇

大鼠GAS、MTL、ET、PLA2和PGE2ELISA試劑盒均購自伊萊瑞特生物科技股份有限公司；pH S-2C型精密酸度計購自上海雷磁儀器廠，xMarkTM型酶標(biāo)儀購自美國Bio-Rad公司。

1.2 實驗動物及分組

清潔級SD大鼠60只，雌雄各半，體質(zhì)量(220±20)g，購自西安交通大學(xué)實驗動物中心[合格證號：SCXK(陜)2012-003]。將大鼠隨機分為6組(每組10只)：對照組、急進高原2天組、急進高原4天組、急進高原6天組、急進高原8天組和急進高原10天組。對照組大鼠從西安運至西寧(海拔2260m)后，立即進行取材實驗，其余各組第二天均運至果洛州瑪沁縣當(dāng)洛鄉(xiāng)(海拔4370m)，分別飼養(yǎng) 2、4、6、8、10 天時進行高原實地現(xiàn)場實驗。

1.3 胃液量和胃液pH值測定

各組實驗大鼠均以20%烏拉坦(0.5mL·100g-1體重)行腹腔注射麻醉，沿腹中線打開腹腔，結(jié)扎賁門和幽門，取出全胃。用注射器抽取胃液放入5 mL試管中離心(1500r/min)10 min，吸取上清液，測量其體積，精確記錄胃液量，并采用精密酸度儀測pH值。

1.4 胃黏膜潰瘍指數(shù)(Ulcer index，UI)測定

實驗大鼠按上述方法取出全胃后，從幽門處向胃腔內(nèi)注射10%甲醛5 mL固定，30 min后沿胃大彎剪開胃壁使黏膜面外翻，用冰生理鹽水沖洗胃腔內(nèi)殘留物及黏膜表面上的血跡，將黏膜面向上展平于玻璃板上，在放大鏡(10×)下觀察胃黏膜損傷情況。按照Guth標(biāo)準[7]計算潰瘍指數(shù)，潰瘍<1 mm為1分，1～2 mm為2分，2～3 mm為3分，3～4 mm為4分，大于4 mm將其分段計分，病灶寬度>1 mm時加倍計分，每只動物的所有積分相加得到的總分即為該動物的潰瘍指數(shù)。

1.5 血清GAS、ET、PLA2、PGE2及血漿MTL測定

從大鼠腹主動脈取血，室溫下靜置30 min，離心(3000r/min)15 min，分離血清和血漿，采用ELISA法分別測定(操作按說明書進行)大鼠血清GAS、ET、PLA2、PGE2和血漿MTL含量。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 急進高原大鼠不同時間胃黏膜的變化

大鼠急進高原第2、4、6、8、10天的胃黏膜均有不同程度的點狀或線狀出血、糜爛及潰瘍形成；對照組大鼠的胃黏膜表面光滑，皺襞整齊清晰(圖1)。

圖1急進高原不同時間大鼠胃黏膜的變化

Figure1Changesofgastricmucosainducedbyrapidenteringintotheplateauatdifferenttimesinrats

2.2 急進高原大鼠不同時間胃黏膜組織潰瘍指數(shù)、胃液量和pH值的變化

與對照組相比，急進高原第2天的大鼠胃液量明顯減少，胃液的pH值明顯增大，胃黏膜潰瘍指數(shù)升高(但無統(tǒng)計學(xué)意義)；而第4、6、8、10天胃液量無明顯變化，胃液的pH值明顯減小，胃黏膜潰瘍指數(shù)明顯升高；在高原現(xiàn)場的研究顯示，急進高原對胃液量的影響不大，僅在第2天時減少；急進高原的4～10天內(nèi)，大鼠胃液的pH值和胃黏膜潰瘍指數(shù)明顯升高(表1)。

Table 1Changes of gastric mucosal ulcer index， the volume and pH value of gastric juice induced by rapidentering into the plateau at different times in

*：與西寧對照組比，P<0.05，**：P<0.01。

2.3 急進高原大鼠不同時間血清GAS、ET及血漿MTL的變化

與西寧對照組相比，急進高原第2天的大鼠血清GAS水平明顯升高，其余時間沒有顯著性差異；急進高原的第 2、4、10 天，大鼠血清ET均明顯高于西寧對照組，其余時間沒有顯著性差異；急進高原的4～10天內(nèi)，大鼠血漿MTL水平?jīng)]有顯著變化(表2)。

Table 2Changes of serum GAS，ET and plasma MTL induced by rapid entering into theplateau at different times in

*：與西寧對照組比，P<0.05。

2.4 急進高原大鼠不同時間血清PLA2、PGE2的變化

與西寧對照組相比，急進高原第2、4、10天的大鼠血清PLA2水平明顯降低；急進高原第2、4、6、8、10天的大鼠血清PGE2水平無明顯差別(表3)。

Table 3Changes of serum PLA2 and PGE2 induced by rapid entering into theplateau at different times in

*：與西寧對照組比，P<0.05。

3 討論

急進高原時，短期低氧、寒冷的刺激可誘發(fā)機體產(chǎn)生應(yīng)激性損傷，主要表現(xiàn)為急性肺水腫、腦水腫等[8]。高原胃腸應(yīng)激反應(yīng)可導(dǎo)致胃黏膜糜爛、潰瘍等急性胃黏膜損傷[9-10]。本研究發(fā)現(xiàn)，大鼠急進高原的第2、4、6、8、10天，胃黏膜均有不同程度的點狀或線狀出血、糜爛及潰瘍形成，而且從第4天開始，胃黏膜潰瘍指數(shù)明顯增加，而在6～10天時潰瘍指數(shù)相對穩(wěn)定。進一步證實了急進高原可引起高原低氧應(yīng)激性潰瘍，尤其是急進高原的第8天最明顯。胃酸分泌增多是應(yīng)激性潰瘍的主要特征，也是導(dǎo)致消化道黏膜應(yīng)激損傷的重要因素。本實驗中，隨著大鼠急進高原時間增加(4～10天)其胃液的pH值逐漸減小，第10天時最小，提示高原低氧可引起胃酸分泌增多，使過量H+反流入細胞內(nèi)，胃黏膜內(nèi)酸堿平衡失調(diào)，導(dǎo)致急性胃黏膜損傷。但急進高原對胃液量的影響不大，僅在第2天時出現(xiàn)減少現(xiàn)象。

越來越多的證據(jù)表明[11-12]，高原低氧所致急性胃黏膜損傷與低氧應(yīng)激引起的胃腸激素分泌紊亂有關(guān)。目前國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)的胃腸激素有60多種，廣泛分布于人體內(nèi)，對胃腸生理功能有重要的調(diào)節(jié)作用。

GAS是由胃竇和十二指腸粘膜G細胞分泌的一種重要的胃腸激素，除分布于胃液和腸液中外，也存在于血液中，主要作用有刺激胃酸分泌，促進胃黏膜增生，使幽門括約肌和胃竇收縮[13-14]。本研究發(fā)現(xiàn)，急進高原第2天大鼠的血清GAS水平明顯升高，而至第4、6、8、10天時再無明顯變化，這說明高胃泌素血癥可能是高原低氧應(yīng)激性胃黏膜損傷的發(fā)病原因之一，尤其是在急進高原的早期。

MTL是由腸黏膜 M細胞分泌，多分布于胃腸黏膜和神經(jīng)系統(tǒng)，屬于興奮胃腸運動的一種腦腸肽，可強烈刺激消化道機械運動和電活動，誘發(fā)胃強烈收縮及小腸分節(jié)運動，促進胃排空和小腸平滑肌推進活動，對胃腸道起清掃作用。研究發(fā)現(xiàn)[15-16]，高原低氧環(huán)境可引起機體血漿MTL水平下降。但本實驗顯示，急進高原第2、4、6、8、10天大鼠的血漿MTL水平無明顯變化，可能與實驗的樣本量少或機體存在代償有關(guān)。

ET是由內(nèi)皮細胞合成分泌的一種腦腸肽，存在于整個胃腸道，具有強烈的縮血管作用，可引起胃黏膜血管持續(xù)強烈的收縮，減少胃黏膜血流量，導(dǎo)致胃黏膜缺血、糜爛及潰瘍的發(fā)生。國內(nèi)外研究表明，大鼠應(yīng)激狀態(tài)下ET-1明顯升高，胃黏膜血流量明顯減少，ET-1可能參與了應(yīng)激性潰瘍發(fā)生的病理生理過程，是應(yīng)激性潰瘍的重要致病因子[17-19]。本實驗發(fā)現(xiàn)，急進高原的第2、4、10天大鼠的血清ET明顯升高，進一步佐證了ET是高原低氧應(yīng)激誘發(fā)急性胃黏膜損傷的重要機制之一。

PLA2是花生四烯酸、前列腺素等生物活性物質(zhì)生成的一種重要限速酶，細胞膜中的磷脂在PLA2的催化下釋放出花生四烯酸，花生四烯酸繼而在環(huán)氧化酶的作用下形成PGE2等前列腺素類[20]。有研究證明[21-23]，PGE2有很強的抑制胃酸和胃蛋白酶原分泌，刺激黏液和碳酸氫鹽分泌，擴張血管，增加胃黏膜血流量，促進胃黏膜上皮細胞更新、增殖等作用，在胃黏膜防御機制中起重要作用。本研究中，急進高原第2、4、10天大鼠的血清PLA2水平明顯降低，但血清PGE2水平無明顯改變。說明急進高原環(huán)境可降低血清PLA2水平，PLA2的下降可能使花生四烯酸釋放減少，從而引起前列腺素類物質(zhì)生成減少，但本實驗結(jié)果中PGE2的生成并沒有明顯減少，有可能其他前列腺素類物質(zhì)如前列環(huán)素PGI2等減少，使胃黏膜失去了前列腺素的保護作用，胃黏膜屏障功能下降，導(dǎo)致急性胃黏膜損傷。

綜上所述，大鼠急進高原后，由于高原低氧等環(huán)境的刺激致機體處于嚴重的應(yīng)激反應(yīng)狀態(tài)，使胃腸激素分泌紊亂，引起胃黏膜屏障功能受損，胃酸分泌增多，致急性胃黏膜損傷。因此，對急進高原者可通過調(diào)節(jié)胃腸激素分泌降低胃腸型高原反應(yīng)的發(fā)生。