高原環(huán)境對移居大鼠子代體重及大腦的影響

龔嘎藍孜,次仁央珍,李 樂,索朗德吉,阿旺旦增*

(1.西藏大學(xué)醫(yī)學(xué)院,西藏 拉薩850000;2.拉薩市人民醫(yī)院 心內(nèi)科，西藏 拉薩850000)

高原特有的低氧環(huán)境會對低海拔移居人群造成一系列不能克服高原環(huán)境的影響，包括神經(jīng)、內(nèi)分泌、血液、消化等系統(tǒng)的不適癥狀，當(dāng)此類反應(yīng)加重時會出現(xiàn)高原肺水腫或高原腦水腫等一些嚴重損傷臟器的缺氧改變從而危及生命[1-2]。目前研究指出高原病的發(fā)生跟腦缺氧密切相關(guān)，大腦是體內(nèi)耗氧量最大的器官，在缺氧環(huán)境下大腦會通過一系列生理調(diào)節(jié)來維持機體的正常運行，但當(dāng)缺氧超過一定的閾值后，大腦就會出現(xiàn)相應(yīng)的病理改變，從而影響正常的生命活動[1-3]。體重是反映個體生長發(fā)育、營養(yǎng)狀況的重要指標，除受到自身因素的影響外，還受到環(huán)境因素的較大影響，有研究指出缺氧會導(dǎo)子鼠出生體重的下降[4]。目前尚未有移居高原大鼠子代出生后1周內(nèi)體重及大腦改變的研究，因此，本課題通過比較低海拔與移居高原大鼠子代體重，觀察移居高原大鼠子代腦重、腦指數(shù)及形態(tài)學(xué)改變，以期為高原病的防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器及材料

石蠟切片機(LEICA RM2235德國萊卡公司)，正置顯微鏡(OLYMPUS日本奧林巴斯公司)，苦味酸，多聚甲醛(成都市科龍化工試劑廠)，水合氯醛(成都市科龍化工試劑廠)。

1.2 實驗方法

從成都達碩實驗動物有限公司購買16只8周齡Wistar大鼠(12只雌鼠，4只雄鼠)。將16只大鼠按性別隨機分為低海拔組和高海拔組，每組8只大鼠(6只雌鼠，2只雄鼠)。低海拔組大鼠在云南昆明動物研究所(1 800 m)進行對照組研究,高海拔組大鼠運往海拔3 658 m的西藏拉薩,在西藏大學(xué)高原醫(yī)學(xué)研究中心進行實驗組研究。兩組大鼠嚴格按照統(tǒng)一的實驗條件和實驗標準進行管理和操作。大鼠在到達各自實驗點后按3∶1雌雄比合籠受孕，待子鼠出生后用苦味酸做標記，子鼠出生后1周內(nèi)每天稱體重3次取平均值記錄。從低海拔組和高海拔組子鼠中隨機取6只處死，快速取出大腦稱腦重并浸泡于4%多聚甲醛中(36 h,4℃冰箱過夜)，梯度乙醇脫水，常規(guī)石蠟包埋，然后制作切片用HE染色觀察子鼠大腦形態(tài)學(xué)改變。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 低海拔組和高海拔組子鼠體重比較

低海拔組和高海拔組大鼠均飲食正常，活動良好，孕鼠無早產(chǎn)、流產(chǎn)及死亡現(xiàn)象。低海拔組和高海拔組子鼠出生率接近一致，每窩平均產(chǎn)子分別為：11-16只和10-16只，共計產(chǎn)子分別為：89只(47只雄性，42只雌性)和84只(43只雄性，41只雌性)。低海拔組與高海拔組子鼠1周內(nèi)死亡率分別為13.5%和22.6%(P>0.05)。低海拔組與高海拔組子鼠出生7天內(nèi)體重增長分別為：2.22 g·d-1，2.15 g·d-1(P>0.05)。低海拔組子鼠出生后7天內(nèi)體重均高于高海拔組(P<0.05)，見表1。低海拔組子鼠出生后7天內(nèi)雌雄體重?zé)o差異(P>0.05)，高海拔組第5天雄鼠體重高于雌鼠體重(P<0.05)，其余各時間觀察點體重均無差異(P>0.05)，見表2。

表1 低海拔組與高海拔組子鼠出生7天內(nèi)體重比較(g)

表2 高海拔組和低海拔組子鼠出生7天內(nèi)不同性別體重比較(g)

2.2 低海拔組和高海拔組子鼠大腦重量(g)比較

低海拔組和高海拔組大鼠腦重隨著鼠齡的增加而呈增高趨勢，兩組腦重在出生第1天時無差異(P>0.05)，隨后各時間點低海拔組均比高海拔組高，且具有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。低海拔組子鼠出生第3天，第7天雄鼠腦重大于雌鼠(P<0.05)，其余時間雌雄腦重?zé)o差異(P>0.05)。高海拔組子鼠從出生第1天到第6天雄鼠腦重均大于雌鼠腦重(P<0.05)，到第7天時雌雄腦重?zé)o差異(P>0.05)，見表3。

表3 高海拔組和低海拔組子鼠出生7天內(nèi)不同性別大腦重量比較(g)

2.3 低海拔組和高海拔組子鼠腦指數(shù)比較

低海拔組和高海拔組子鼠出生7天內(nèi)腦指數(shù)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)，見表4。低海拔組第7天雄鼠腦指數(shù)大于雌鼠(P<0.05)，其余時間雌雄腦指數(shù)無差異(P>0.05)。高海拔組第4天、第6天雄鼠腦指數(shù)大于雌鼠(P<0.05)，其余時間雌雄腦指數(shù)無差異(P>0.05)，見表5。

表4 低海拔組與高海拔組子鼠出生7天內(nèi)腦指數(shù)比較

表5 高海拔組和低海拔組子鼠出生7天內(nèi)不同性別腦指數(shù)比較

2.4 高原移居大鼠子鼠大腦HE染色結(jié)果

與低海拔組相比，高海拔組子鼠腦組織切片顯示有缺氧改變：腦組織結(jié)構(gòu)呈疏松篩網(wǎng)狀，可見壞死灶及空泡樣改變，有較多泡沫細胞和淋巴細胞出現(xiàn)。壞死灶內(nèi)部分神經(jīng)元細胞仍保存輪廓，胞質(zhì)呈現(xiàn)嗜堿性增強，胞體變形，胞核溶解、固縮或消失。

3 討論

體重是反映生長發(fā)育、健康狀況的重要指標[5]，本研究發(fā)現(xiàn)移居高原大鼠子代出生1周內(nèi)體重普遍比低海拔組子鼠體重輕，影響子鼠體重的主要因素有：母鼠的生育年齡、不同胎齡、飲食營養(yǎng)等[4-6]，而本研究低海拔組和高海拔組母鼠飼養(yǎng)溫度、濕度、飼料和飲水等均嚴格按照統(tǒng)一標準飼養(yǎng)，且所有孕鼠無早產(chǎn)及死亡情況，因此可能跟高原缺氧在一定程度上影響子鼠生長發(fā)育有關(guān)。這與孫薇[4]等發(fā)現(xiàn)高原子鼠出生體重低于平原組相符。高原環(huán)境導(dǎo)致機體對營養(yǎng)物的攝入減少、吸收下降、脂肪代謝改變，從而發(fā)生體重下降[7-8]。此外，也可能與機體在高原缺氧環(huán)境下，體內(nèi)氧含量、氧運輸及利用減少相關(guān)。氧是全身各個組織器官及細胞賴以生存的基礎(chǔ)，尤其胚胎在宮內(nèi)發(fā)育階段，此作用更為明顯，母體對胚胎的血氧供給減少將影響胎兒在宮內(nèi)的發(fā)育和營養(yǎng)，從而體現(xiàn)在體重的減輕[4-6]。除高海拔組第5天雄鼠體重高于雌鼠體重外，低海拔組和高海拔組雌雄體重?zé)o差異，這說明子鼠出生1周內(nèi)不同性別子鼠體重的差異不大。

本研究低海拔組和高海拔組子鼠在出生后1周內(nèi)，大腦重量隨著鼠齡的增加呈增高趨勢，說明腦的發(fā)育隨體重的增加而加快。除第1天外，其余各時間點高海拔組腦重均比低海拔組低，與子鼠體重的變化趨勢一致。從性別來看，低海拔組子鼠出生第3天、第7天雄鼠腦重大于雌鼠，高海拔組子鼠從出生第1天到第6天雄鼠腦重均大于雌鼠，這可能提示雄性子鼠大腦在出生后1周內(nèi)發(fā)育比雌性快。大鼠腦指數(shù)在低海拔組和高海拔組間并未發(fā)現(xiàn)有差異，說明子鼠在不同海拔出生生存1周后，大腦并未出現(xiàn)較大的生理改變。而不同性別子鼠中，低海拔組僅發(fā)現(xiàn)第7天雄鼠腦指數(shù)大于雌鼠，高海拔組僅發(fā)現(xiàn)第4天和第6天雄鼠腦指數(shù)大于雌鼠，說明在出生后7天內(nèi)不同性別子鼠的腦指數(shù)沒有太大差異。

高原低氧習(xí)服不全是一種普遍發(fā)生于移居人群的疾病[1-3]。目前，高原習(xí)服不全的發(fā)病機制尚無定論，有研究顯示可能跟進入高原后的腦缺氧有關(guān)，當(dāng)大腦無法達到正常的供氧水平時，發(fā)出的警報表現(xiàn)為：頭暈、頭疼、乏力、惡心、嘔吐等癥狀[1-3]。當(dāng)上述反應(yīng)加重而沒有及時吸氧或治療后，機體就會出現(xiàn)因缺氧而導(dǎo)致的各種不可逆器質(zhì)性病變，從而危及生命[9-10]。本研究高海拔組子鼠大腦切片顯示腦組織存在一定程度的缺氧改變，這可能與全身各系統(tǒng)臟器中，大腦對缺氧最敏感，導(dǎo)致移居高原大鼠子鼠出生后出現(xiàn)大腦缺氧損傷有關(guān)。

綜上所述，本研究通過比較高海拔與低海拔子鼠體重、腦重、腦指數(shù)及觀察移居高原子鼠大腦形態(tài)學(xué)改變，初步探討高原環(huán)境對子鼠體重及大腦的影響。本研究提示高原缺氧對移居高原大鼠子鼠出生1周內(nèi)體重、腦重及大腦形態(tài)學(xué)有影響，但還需進一步做分子生化、細胞生物等深入研究來探討發(fā)病機制。