不同海拔地區(qū)藏、漢族健康人腦血管反應(yīng)性研究

高雁青， 吳世政

不同海拔地區(qū)藏、漢族健康人腦血管反應(yīng)性研究

高雁青， 吳世政

目的 探討高海拔藏漢族及不同海拔漢族健康成年人腦血管反應(yīng)性(cerebrovascular reactivity，CVR)的差異，以及血漿一氧化氮(nitric oxide，NO)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial NOS，eNOS)對(duì)腦血管反應(yīng)性可能的調(diào)節(jié)作用。方法 選取世居青海果洛(海拔3800 m)健康藏族45人為高海拔藏族組；在當(dāng)?shù)厣?0 y以上的健康漢族45人為高海拔漢族組；世居青海西寧(海拔2200米)健康漢族45人為中海拔漢族組；世居四川廣漢(海拔450米)健康漢族45人為低海拔漢族組。采用經(jīng)顱多普勒超聲(Transcranial Doppler，TCD)評(píng)估研究人群CVR，用硝酸還原酶法和酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定各組血漿NO和eNOS水平。結(jié)果 (1)世居高海拔藏族組CVR、血漿NO及eNOS含量與高海拔漢族組無(wú)顯著差異(P>0.05)；(2)低海拔漢族組CVR、血漿NO及eNOS含量明顯高于中海拔漢族組(P<0.05)；(3)中海拔漢族組CVR、血漿NO及eNOS含量明顯高于高海拔漢族組(P<0.05)；(4)低海拔漢族組CVR、血漿NO及eNOS含量明顯高于高海拔漢族組(P<0.05)；(5)隨著海拔高度越高，漢族健康人CVR、血漿NO及eNOS含量也越下降(P<0.05)。結(jié)論 高海拔地區(qū)藏漢族之間腦血管反應(yīng)性沒(méi)有明顯差異；不同海拔漢族健康人群之間腦血管反應(yīng)性有明顯差異，且隨著海拔高度逐漸升高，腦血管反應(yīng)性逐漸下降，血漿一氧化氮和內(nèi)皮型一氧化氮合酶與腦血管反應(yīng)性可能有一定相關(guān)性。

藏漢族； 不同海拔高度； 腦血管反應(yīng)性； 一氧化氮； 內(nèi)皮型一氧化氮合酶

高原腦血管病作為嚴(yán)重威脅高原人群健康的疾病之一，對(duì)其特殊病因、發(fā)病機(jī)制的研究，有助于解決缺氧性疾病的核心問(wèn)題和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)疾病的防治有著重要的指導(dǎo)意義[1]。腦血管反應(yīng)性(cerebrovascular reactivity,CVR)是指腦血管當(dāng)受到各種生理或病理因素刺激時(shí)，腦血管通過(guò)舒張以達(dá)到維持局部腦血流量恒定和腦灌注壓穩(wěn)定的能力。CVR功能是反應(yīng)腦儲(chǔ)備力的一個(gè)重要指標(biāo)[2～4]。目前，腦血管反應(yīng)性的研究越來(lái)越受到重視。

目前對(duì)CVR的測(cè)定大部分是通過(guò)誘發(fā)高碳酸血癥完成，曾有研究證實(shí)，NO介導(dǎo)了高碳酸血癥引起的腦血管舒張作用[5]。腦血管中CO2濃度出現(xiàn)起伏導(dǎo)致血流速度的變化，其與腦血流量的變化存在較高的相關(guān)性(CRCO2)，因此，目前多數(shù)通過(guò)測(cè)定血管二氧化碳反應(yīng)性來(lái)間接評(píng)價(jià)腦血管反應(yīng)性[6]。經(jīng)顱多普勒超聲以其簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、無(wú)創(chuàng)并能重復(fù)連續(xù)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，成為目前臨床研究中應(yīng)用最為廣泛、成熟的檢測(cè)腦血管反應(yīng)性的手段之一。

NO即血管內(nèi)皮舒張因子(endotheial refraction factor,EDRF)，是內(nèi)皮血管重要的舒血管物質(zhì)。低氧也是許多高原病的主要發(fā)病機(jī)制，NO在低氧環(huán)境下的作用一直是研究的重點(diǎn)。彭忠興[7]等研究通過(guò)觀察腦梗死患者CVR與NO含量，探討CVR變化與NO水平的相關(guān)性，得出NO減少會(huì)導(dǎo)致CVR降低，提示NO與CVR的關(guān)系密切。NO由一氧化氮合酶(nitricoxide synthase,NOS)催化L-精氨酸而生成的。NOS包分為神經(jīng)型(nNOS)、可誘導(dǎo)型(iNOS)及內(nèi)皮型(eNOS)，其中nNOS和eNOS主要在腦血管內(nèi)皮表達(dá)[8]。eNOS在缺氧時(shí)通過(guò)激活缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)和缺氧誘導(dǎo)因子-2(HIF-2)的表達(dá)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生更多的NO氣體，但是在急性缺氧時(shí)，在肺內(nèi)NO含量下降?？梢允寡馨l(fā)生舒張效應(yīng)的NO氣體是通過(guò)eNOS產(chǎn)生的[9]。內(nèi)皮產(chǎn)生的NO氣體自由的擴(kuò)散并進(jìn)入到血管平滑肌細(xì)胞，刺激胞漿可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，合成環(huán)鳥苷酸(cGMP)，從而導(dǎo)致血管舒張[10]。

本研究主要通過(guò)對(duì)高海拔藏漢族及不同海拔漢族健康人群檢測(cè)腦血管反應(yīng)性及測(cè)定其血漿NO和eNOS含量，探討高海拔藏漢族及不同海拔漢族健康成年人CVR的差異，以及血漿NO和eNOS對(duì)腦血管反應(yīng)性可能的調(diào)節(jié)作用。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象 研究對(duì)象為健康志愿者，入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡在25～45歲內(nèi)；(2)無(wú)高血壓、糖尿病、高血脂及心、腦血管疾??；(3)無(wú)長(zhǎng)期吸煙、飲酒史；(4)雙側(cè)顳窗透過(guò)性良好，可清晰顯示血流頻譜；(5)能配合完成整個(gè)檢查過(guò)程并愿意抽取空腹血2 ml。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)不能配合完成整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程；(2)平靜呼吸時(shí)雙側(cè)大腦中動(dòng)脈最大腦血流速度 130 cm/s，或平均腦血流速度≥90 cm/s，或伴有渦流、湍流信號(hào)及粗糙血管雜音。該試驗(yàn)經(jīng)青海省人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。所有被研究者均被告知試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)方法并簽署知情同意書。

2015年7月入組高海拔研究組，在青海果洛(海拔3800米)，選取符合入選標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)?shù)夭刈?5人[男25人，女20人，平均年齡(36.3±12.3)歲]為高海拔藏族組;在果洛生活10 y以上的漢族45人[男22人，女23人，平均年齡(35.8±10.6)歲]為高海拔漢族組。2015年9月入組中海拔研究組，在青海省人民醫(yī)院體檢中心選取世居青海西寧(海拔2200米)符合入選標(biāo)準(zhǔn)漢族45人[男21人，女24人，平均年齡(35.9±14.1)歲]為中度海拔漢族組；2015年11月入組低海拔研究組，在四川廣漢市(海拔450 m)人民醫(yī)院體檢中心選取符合入選標(biāo)準(zhǔn)漢族45人[男20人，女25人，平均年齡(37.0±13.2)歲]為低海拔漢族組。各組年齡、性別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

1.2 實(shí)驗(yàn)室檢查 研究人群均晨起空腹抽取靜脈血，離心收集上清液后-80 ℃冰箱保存。采用硝酸還原酶法測(cè)定NO含量，試劑盒購(gòu)自南京建成生物科技所。采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定其血漿eNOS水平。

1.3 TCD檢測(cè)方法 采用DWL公司Multi-DopX TCD檢測(cè)研究對(duì)象CVR，具體操作方法如下：患者于平靜狀態(tài)下(呼吸頻率為16～20次/min)平臥于檢查床，將2個(gè)2 MHz探頭用頭架同時(shí)固定于受檢者雙側(cè)顳窗，選擇深度55～65 mm，檢測(cè)雙側(cè)大腦中動(dòng)脈的速度、方向、頻譜狀態(tài)。探頭位置固定不動(dòng)，取樣容積深度不變，給受檢者戴好面罩，囑受試者按照此過(guò)程進(jìn)行：平靜呼吸2 min→過(guò)度換氣(深呼吸)2 min→平靜呼吸2 min→吸入自體CO22 min(接長(zhǎng)2米的延長(zhǎng)管)→平靜呼吸2 min→屏氣(囑其深吸一口氣后屏氣盡量保持時(shí)間長(zhǎng))→平靜呼吸2 min。參數(shù)讀取選擇每個(gè)時(shí)間段基線較平穩(wěn)的一段，記錄其MCA最大、平均腦血流速度及EtCO2的平均值。V基線為平靜呼吸時(shí)MCA平均腦血流速度及EtCO2的平均值，V改變后為吸入自體CO22 min時(shí)MCA平均腦血流速度及EtCO2的平均值。通過(guò)測(cè)量雙側(cè)MCA的血流參數(shù)及呼出氣體的CO2分壓，計(jì)算CVR及CVRI。

CVR及CVRI計(jì)算公式如下：CVR=︳V改變后-V基線︳/︳ETCO2改變后-ETCO2基線︳；CVRI=︳V改變后-V基線︳/V基線×100%/︳ETCO2改變后-ETCO2基線︳。上述公式中，CVR計(jì)算的是CVR絕對(duì)斜率(absolute slope)，說(shuō)明每毫米汞柱CO2分壓改變對(duì)應(yīng)血流速度變化量的絕對(duì)值，但受基線血流速度個(gè)體間差異的影響較為明顯；CVRI的結(jié)果稱為相對(duì)斜率(relative slope)，說(shuō)明每毫米汞柱CO2分壓改變對(duì)應(yīng)血流速度變化的百分率，比較客觀的說(shuō)明了腦血流速度隨CO2分壓改變的程度[11]。

2 結(jié) 果

2.1 高海拔地區(qū)藏、漢族CVR及CVRI的比較 果洛州藏族與果洛州漢族CVR及CVRI相比，P>0.05差異均無(wú)顯著性(見表1)。

2.2 不同海拔地區(qū)健康漢族人腦血管反應(yīng)性比較 漢族健康人CVR(3.21±0.66)明顯高于西寧市漢族人CVR(2.43±0.35)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；廣漢市漢族健康人CVR(3.21±0.66)明顯高于果洛州漢族人(1.93±0.21)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；西寧市漢族健康人CVR(2.43±0.35)明顯高于漢族人果洛州(1.93±0.21)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。廣漢市漢族健康人CVRI(4.52±1.45)明顯高于西寧市漢族人CVRI(3.64±0.83),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；廣漢市漢族健康人CVRI(4.52±1.45)明顯高于果洛州漢族人(3.04±0.70)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；西寧市漢族健康人CVRI(3.64±0.83)明顯高于果洛州漢族人(3.04±0.70)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見表2)。

2.3 高海拔地區(qū)藏、漢族血漿NO及eNOS的比較 高海拔藏族組血漿NO及eNOS水平與高海拔漢族組相比，P>0.05均無(wú)顯著差異(見表3)。

2.4 高海拔漢族組、中度海拔漢族組、低海拔漢族組間血漿NO及eNO含量比較 低海拔漢族組血漿NO(65.14±3.11)及eNOS(301.079±35.864)明顯高于中度海拔漢族組(58.58±4.32) (248.476±36.588)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；低海拔漢族組血漿NO(65.14±3.11)及eNOS (301.079±35.864)明顯高于高海拔漢族組(53.12±4.24)eNOS(221.752±30.304)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；中度海拔漢族組血漿NO(58.58±4.32) 及eNOS (248.476±36.588)明顯高于高海拔漢族組(53.12±4.24)eNOS(221.752±30.304)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見表4)。

表1 果洛州(海拔3800米)藏、漢族健康人 腦血管反應(yīng)性比較

表2 果洛州、西寧市、廣漢市3個(gè)不同海拔地區(qū)健康 漢族人CVR及CVRI比較

與高海拔比較*P<0.05;與中海拔比較#P<0.05

表3 高海拔地區(qū)藏、漢族健康人NO及eNOS比較

表4 高海拔、中度海拔及低海拔健康漢族人 血漿NO及eNOS比較

與果洛州比較*P<0.05;與西寧市比較#P<0.05

3 討 論

大腦是對(duì)缺氧最敏感的器官，腦血流量恒定是保證大腦正常工作的前提，無(wú)論腦血流量增加或減少都會(huì)導(dǎo)致腦血管疾病或腦功能紊亂。在眾多的腦血流調(diào)節(jié)機(jī)制中，腦動(dòng)脈自動(dòng)調(diào)節(jié)(cerebral autoregulation,CA)具有至關(guān)重要的作用。CA是指當(dāng)動(dòng)脈血壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，大腦通過(guò)各種調(diào)節(jié)機(jī)制維持腦血流量恒定的過(guò)程。在健康成年人，平均動(dòng)脈壓波動(dòng)于60～160 mmHg之間時(shí)，CA可以正常的發(fā)揮作用。CVR是反應(yīng)腦血管儲(chǔ)備力的一種指標(biāo)，是反應(yīng)血管的舒張能力。生理學(xué)研究認(rèn)為大腦處于缺氧狀態(tài)時(shí)，為了維持腦組織代謝的需要，腦內(nèi)動(dòng)脈擴(kuò)張，血管阻力降低來(lái)增加血供，但當(dāng)腦血管最大限度的擴(kuò)張以后，其對(duì)CO2刺激不再有反應(yīng)，PaCO2再升高，腦血流速度也不會(huì)升高，甚至反而會(huì)降低。NO是由內(nèi)皮細(xì)胞NOS催化合成、釋放的舒血管因子。低氧狀態(tài)下，低氧誘導(dǎo)因子家族誘導(dǎo)并上調(diào)下游基因NOS的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NO，并自由擴(kuò)散到血管平滑肌細(xì)胞，刺激胞漿可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，合成環(huán)鳥苷酸，從而導(dǎo)致血管舒張[9]。NO還可加強(qiáng)蛋白激酶活性，促使鈣轉(zhuǎn)運(yùn)泵磷酸化，使細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+轉(zhuǎn)化為結(jié)合Ca2+而被隔離至肌漿網(wǎng)中，降低游離Ca2+濃度，從而引起血管平滑肌舒張[12]。Pretnar等[13]研究證實(shí)NO不僅可以擴(kuò)張腦供血主要?jiǎng)用}血管，還可以擴(kuò)張腦部小血管和微血管，直接影響腦血管的調(diào)節(jié)功能，達(dá)到腦保護(hù)作用。當(dāng)NO減少時(shí)，會(huì)導(dǎo)致腦血管舒張性下降，從而使CVR降低。NO的變化可能是調(diào)節(jié)CVR的生化基礎(chǔ)之一。影響CVR的NO主要來(lái)源于內(nèi)皮型一氧化氮合酶產(chǎn)生的，本研究通過(guò)對(duì)CVR、NO及eNOS的同時(shí)測(cè)定發(fā)現(xiàn)當(dāng)CVR升高時(shí)，NO及eNOS的量也隨之升高，也可以說(shuō)明兩點(diǎn)：(1)NO降低可能導(dǎo)致CVR下降；(2)影響CVR下降的NO來(lái)源主要是eNOS產(chǎn)生的。

本研究通過(guò)對(duì)果洛、西寧、廣漢3個(gè)不同海拔高度健康漢族腦血管反應(yīng)性及血漿NO、eNOS含量的測(cè)定發(fā)現(xiàn)：海拔高度越高，腦血管反應(yīng)性、血漿NO、eNOS越低。其原因可能與高原特殊的低氧低氣壓、低氣溫、氣候干燥、輻射強(qiáng)等有關(guān)。尤其高原的低壓性缺氧使人體血氧含量和血氧飽和度降低甚至導(dǎo)致低氧血癥，是高原環(huán)境對(duì)人體影響最明顯和最嚴(yán)重的因素[14]。高原人群長(zhǎng)期居住在缺氧環(huán)境，慢性缺氧刺激機(jī)體血液中代償性產(chǎn)生紅細(xì)胞數(shù)量增多以增強(qiáng)其攜氧能力。紅細(xì)胞數(shù)量增多、血紅蛋白含量增加、紅細(xì)胞壓積增高導(dǎo)致血液黏度增高，血流速度減慢，血小板聚集性增強(qiáng)，容易附于損傷的血管壁形成血栓，導(dǎo)致相應(yīng)腦血管的狹窄。單側(cè)大腦中動(dòng)脈狹窄與腦血管反應(yīng)性受損存在一定關(guān)系，且大腦中動(dòng)脈狹窄程度與腦血管反應(yīng)性受損呈正相關(guān)[15]。另外粘稠的血液可以直接影響腦循環(huán)的有效灌注量。高原居民喜以高鹽、高脂肪、高蛋白、高熱量等食物為食，蔬菜、水果類食物攝入有限，使體內(nèi)維生素物質(zhì)缺乏，因此高原人群高血壓、高血脂的發(fā)病率較高，大量研究成果證實(shí)高血壓、高血脂等因素可以使腦血管反應(yīng)性降低，此種飲食結(jié)構(gòu)對(duì)血管是一個(gè)逐漸損害的過(guò)程。亦是導(dǎo)致高海拔組腦血管反應(yīng)性降低的重要機(jī)制。

臨床發(fā)現(xiàn)高原人群不同程度存在著高同型半胱氨酸血癥，高同型半胱氨酸血癥可促使血管平滑肌增值和膠原合成，血管平滑肌增值不僅可以使血管內(nèi)皮膠原積蓄增加還可以使血管壁增厚，血管結(jié)構(gòu)破壞，使血管發(fā)生重構(gòu)。另外低氧時(shí)eNOS表達(dá)增加，但活性下降，導(dǎo)致NO生成較少[16]，這可能與缺氧引起的Rho/Rho激酶活性有關(guān)[17]。西寧市相比果洛州，人體內(nèi)氧含量及氧飽和度相對(duì)較高，缺氧導(dǎo)致的一系列對(duì)血管壁彈性損害的因素亦相對(duì)較輕，另外飲食結(jié)構(gòu)也不同，維生素含量攝入也相對(duì)較多，故腦血管反應(yīng)性也相對(duì)較高，與本研究結(jié)果相否。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)同一海拔藏、漢族間腦血管反應(yīng)性及不同海拔高度漢族間腦血管反應(yīng)性的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高原腦血管反應(yīng)性相對(duì)平原腦血管反應(yīng)性明顯降低，相同海拔高度藏、漢族間腦血管反應(yīng)性無(wú)明顯差異，原因可能與長(zhǎng)期高原特殊的地理環(huán)境尤其長(zhǎng)期慢性缺氧對(duì)血管的逐漸損傷過(guò)程及高原人群飲食結(jié)構(gòu)不健康導(dǎo)致血管的反應(yīng)能力低下，相關(guān)研究證實(shí)慢性高原病患者腦血管反應(yīng)明顯低于健康對(duì)照組[18]。希望通過(guò)本研究引起對(duì)高原特殊人群健康問(wèn)題的重視，可以預(yù)防高原缺血性卒中的發(fā)生。

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Cerebrovascular reactivity in healthy adults between Tibetan and the Han nationality at different altitude

GAOYanqing,WUShizheng.

(DepartmentofNeurologyinQinghaiProvincialPeople’Hospital,XiningCityofQingProvince,Xining810000,China)

Objective To investigate the differences of cerebral vascular reactivity between Han nationality and Han nationality in healthy adults at high altitude,and the possible regulatory effect of plasma nitric oxide and synthase on cerebrovascular reactivity.Methods Selected 45 people from Qinghai Guoluo (3800 meters above sea level) as the group of localized high altitude Tibetans,selected 45 Han Chinese subjects who lived in high altitude more then 10 years as the group of the Han Chinese who moved from low altitude,45 Han Chinese subjects who lived in moderate altitude in Xining (2200 m) as the group of the cerebrovascular reactivity in moderate altitude Han Chinese,45 Han Chinese subjects from Sichuan Guanghan (450 m) as the group of low altitude Han Chinese.Transcranial Doppler ultrasound was recruited to assess cerebrovascular reactivity (CVR).The nitrate reduction method and enzyme linked immunosorbent (ELISA) method were recruited to determine the levels of plasma NO and plasma eNOS.Results (1)Localized high altitude Tibetans’ cerebrovascular reactivity,plasma NO,plasma eNOS had little difference with the Han Chinese who moved from low altitude (P>0.05).(2)The cerebrovascular reactivity in low altitude Han Chinese,plasma NO,plasma eNOS were significantly higher than the Han Chinese subjects from moderate elevation (P<0.05).(3) The cerebrovascular reactivity in moderate altitude Han Chinese subjects,plasma NO and plasma eNOS were significantly higher than that of the high altitude Han Chinese subjects (P<0.05).(4)The cerebrovascular reactivity,plasma NO and plasma eNOS in low altitude Han Chinese were significantly higher than that of the high altitude Han Chinese group (P<0.05).(5)The higher the altitude,the Han people's cerebrovascular reactivity was lower,the plasma NO and plasma eNOS were lower(P<0.05).Conclusion Cerebrovascular reactivity,the plasma NO and plasma eNOS among high altitude Tibetans have no difference with the Han people.Cerebrovascular reactivity have obvious difference between different altitude in Chinese Han population,and as the altitude gradually increased,cerebrovascular reactivity decreased gradually,plasma NO and plasma eNOS and cerebrovascular reactivity may have a certain relevance.

Tibetans and Han people; Different elevation; Cerebrovascular reactivity; Nitric oxide; Endothelial nitric oxide synthase.

1003-2754(2017)04-0352-04

2016-12-09；

2017-03-30

青海省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2013-Z-921);青海省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014-NS-120-1)

(青海省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，青海 西寧 810000)

吳世政，E-mail：wushizheng2005@hotmail.com

R743.3

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