高原驻训对某快反部队战士脑内神经递质的影响

2015-01-02杨来启邓自和吴银霞马文涛中国解放军第三医院全军精神卫生中心宝鸡7004陕西中医药大学中西医结合临床医学院通讯作者mailmwtwyj63com

山西医科大学学报 2015年9期

宋昭，郑龙，杨来启，邓自和，吴银霞，戴捷，马文涛(中国解放军第三医院全军精神卫生中心，宝鸡 7004;陕西中医药大学中西医结合临床医学院;通讯作者，E-mail:mwtwyj@63．com)

低压性低氧是高海拔地区最明显的特征，也是影响平原人适应高原环境最重要的因素。脑是对低氧最敏感的器官，在海拔3 000 m以上的高原地区，伴随着机体摄氧不足和组织氧供减少，大脑功能明显受损［1］。已有研究表明高原低氧可导致中枢神经系统神经递质代谢紊乱［2］，其主要机制为低氧改变大脑的生物化学过程，特别是神经递质的代谢，其中又以单胺递质为主［3-6］。也有报道称随着高原居留时间的延长和对高原低氧环境的逐渐适应，脑功能水平可有所恢复，但仍然低于平原水平［7］。目前国内外有关高原低氧影响有机体神经递质的研究报道主要集中在动物低氧急性期中枢神经递质［4，6］和人体外周神经递质的含量变化等两方面，缺乏针对高原低氧急性期后的人类中枢神经递质变化状况的文献报道。

脑电超慢涨落图技术(encephalofluctuograph technology，ET)是由我国首创并完善的新技术，在完全自然和绝对无损伤的条件下通过多重频谱与非线性特征分析从机体脑电信号中提取超慢信号系统，最终能得到 Ach、Glu、DA、EXC、AchR、GABA、5-HT、NE、INH 9种脑内神经递质的相对含量实测值，可以反映大脑的相对功能［8］。

本研究首次在海拔4 300 m的高原环境下使用脑ET技术测量驻训士兵的中枢神经递质相对含量的实测值，并首次结合相关神经递质的比值指标，旨在探索高原驻训对战士脑功能的影响，为制定官兵高原驻训医疗保障方案提供理论基础。

1 资料与方法

1．1 研究对象

试验组均为来自平原某快反部队步兵连担负高原驻训任务的45名平原及盆地籍健康男性，平均年龄(20 ±1．80)岁，军龄(1．92 ±1．30)岁，身高(173．08±4．86)cm，体重(64．67 ±5．92)kg。既往身体健康，情绪稳定，无高原旅居史，日常活动和饮食相同。试验组平原期的脑ET检测，于入驻高原前2周完成，驻地海拔1 100 m;试验组高原期的脑ET检测，于高原驻训8周后完成，驻地为海拔4 300 m的青海高原。正常对照组为未进驻高原的平原某后勤部队45 名健康男性战士，平均年龄(19．95 ±1．96)岁，军龄(2．03 ± 1．24)岁，身高(174．16 ± 4．89)cm，体重(66．86 ±6．78)kg。两组被试年龄、军龄、身高、体重均无统计学差异。

1．2 研究方法

采用北京同仁光电公司生产的ML-2001型脑电超慢涨落图仪，按国际10/20系统标准放置电极，让被试在清醒、安静、闭目状态下连续采集脑电信号18 min。采集结束后，仪器自动分析处理结果并给出脑内神经递质 Ach、Glu、DA、EXC、AchR、GABA、5-HT、NE、INH的实测值，并使用统计软件计算相关神经递质的比值。

1．3 统计方法

2 结果

2．1 神经递质检测值比较

与正常对照组比较，试验组平原期GABA、Glu、EXC、NE、DA 值较高，其中 GABA、EXC、DA 差异有统计学意义(均 P ＜0．05);AchR、5-HT、Ach、INH 值较低，其中AchR差异有统计学意义(P＜0．01，见表1)。

与正常对照组比较，试验组高原期GABA、Glu、EXC值较高，其中 EXC存在统计学差异(P＜0．05);AchR、5-HT、Ach、NE、DA、INH 值较低，其中INH存在统计学差异(P＜0．01，见表1)。

与平原期比较，试验组高原期的GABA、Glu、5-HT、Ach、EXC、NE、DA、INH 值均降低，其中 NE、DA、INH差异有统计学意义(均P＜0．05);AchR值显著增高(P ＜0．01，见表1)。

表1 正常对照组、试验组平原期、试验组高原期神经递质检测值比较(±s)Table 1 Comparison of measured values of neurotransmitters between normal control group，plateau group and plain group(±s)

与正常对照组比较，*P ＜0．05，＊＊P ＜0．01;与试验组平原期比较，#P ＜0．05，##P ＜0．01

组别Ach Glu DA EXC AchR GABA 5-HT NE INH正常对照组 17．13 ±4．90 5．03 ±3．81 4．97 ±2．99 12．44 ±4．37 30．34 ±5．53 6．38 ±3．61 21．78 ±5．03 9．09 ±4．39 6．72 ±3．29试验组平原期 17．11 ±6．02 5．37 ±4．06 6．13 ±3．69* 15．13 ±5．40*16．92 ±5．65＊＊8．08 ±3．67*21．11 ±5．15 10．66 ±4．00 6．16 ±3．87试验组高原期 16．39 ±7．36 5．13 ±3．81 4．55 ±2．65# 15．13 ±5．32*29．68 ±2．11##7．08 ±3．74 20．50 ±5．51 8．87 ±3．79# 4．63 ±3．30＊＊#

2．2 相关神经递质的比值比较

与正常对照组相比，试验组平原期GABA/Glu、Ach/AchR、5-HT/NE、EXC/INH 的比值较高，其中Ach/AchR差异有统计学意义(P＜0．05);5-HT/DA、NE/DA比值较低，其中5-HT/DA差异有统计学意义(P ＜0．01，见表2)。

与正常对照组相比，试验组高原期Ach/AchR、5-HT/NE、EXC/INH比值较高，其中 Ach/AchR、EXC/INH存在显著性差异(P分别＜0．05和0．01);GABA/Glu、5-HT/DA、NE/DA 比值较低，其中5-HT/DA存在显著性差异(P＜0．05，见表2)。

与平原期相比，试验组高原期5-HT/DA、NE/DA、5-HT/NE、EXC/INH比值升高，其中EXC/INH存在统计学差异(P＜0．01);GABA/Glu、Ach/AchR比值下降，但差异均没有统计学意义(见表2)。

表2 正常对照组、试验组平原期、试验组高原期相关神经递质的比值比较(±s)Table 2 Comparison of the ratio of relevant neurotransmitters between normal control group，plateau group and plain group(±s)

与正常对照组比较，*P ＜0．05，＊＊P ＜0．01;与平原期比较，#P ＜0．05，##P ＜0．01

组别 Ach/AchR EXC/INH GABA/Glu 5-HT/DA 5-HT/NE NE /DA正常对照组 0．85 ±0．23 3．39 ±1．86 2．05 ±1．68 9．72 ±5．23 2．66 ±1．36 3．38 ±1．23试验组平原期 2．29 ±2．03* 3．75 ±3．22 2．30 ±2．46 5．61 ±4．81＊＊ 2．70 ±1．46 2．72 ±2．92试验组高原期 2．16 ±1．09* 5．21 ±3．95＊＊##1．93 ±2．15 6．67 ±6．29*3．40 ±4．14 3．03 ±3．18

3 讨论

现有国内外相关报道主要集中于动物低氧急性期的中枢神经递质变化状况，人体研究则主要为外周神经递质含量的变化。本研究利用脑ET技术首次对高原驻训8周战士的中枢神经递质进行测定，以期了解高原低氧急性期后人体中枢神经递质的变化。

脑ET技术最初应用在我国载人航天项目中，梅磊［8］认为由于脑内神经介质的量子释放与突触后电位之间存在相关关系，而脑电α波活动代表了脑神经细胞突触电位变化的总和，且已有理论证明对生物信号利用非线性特征分析可以更好地揭示生理特性［9］，因此通过对α频段功率涨落进行非线性分析，可以发现不同神经递质有不同的稳定频率，据此得到超慢频率谱［10］。脑功能分析仪基于以上理论，通过分析受测者脑电 α波得到 Ach、Glu、DA、EXC、AchR、GABA、5-HT、NE、INH 9 种常见神经递质的含量，并由此反映机体脑功能活动状况。目前，这一研究成果已广泛应用于航天人员选拔，并被各专科医院引进，成为精神疾病与脑功能障碍的重要辅助诊查手段。

中枢神经递质担负着脑内神经信息传导的任务，参与调节机体的感觉与运动、自主神经活动、睡眠与觉醒、精神活动与内分泌，从各方面影响着大脑活动［11］，因此神经递质含量的变化可以反映脑功能的变化。神经递质从功能上可分为兴奋性与抑制性神经递质，并组成不同的拮抗对，呈反向纠缠态［12］。Ach、Glu、DA、EXC 属于兴奋性神经递质，AchR、GABA、5-HT、NE、INH 属于抑制性神经递质［13］。

本研究结果显示，在神经递质实测值中，与正常对照组相比，试验组平原期DA、EXC含量更高，而GABA、AchR含量更低，说明试验组处于相对兴奋状态且更加疲劳，推测这是由于后勤部队与快反部队不同训练强度所导致的。与平原期相比，试验组高原期DA、NE、INH含量均显著降低，AchR显著增高，说明此时大脑活动相比平原期受到抑制，推测原因为战士初入高原时交感神经系统持续兴奋，在驻训8周后逐步被耗竭，导致DA、NE含量下降，这与以往研究结果基本一致。马文涛［6］将低氧归于生理应激，认为随着生理应激强度的增加，大鼠的DA、NE、5-HT含量都有逐渐升高然后降低的趋势。Li等［14］，Miwa 等［15］也称单独给予大鼠低氧应激 24 h后，NE含量减少，说明NE对低氧敏感。与正常对照组相比，试验组高原期DA、NE、AchR含量均无明显变化，提示驻训8周后战士对低氧环境有逐步适应趋势;EXC显著增高、INH显著降低，则说明此时大脑的兴奋和抑制功能尚未达到平衡状态。

脑功能活动是各神经递质协同作用的结果，因此使用相关神经递质的比值作为评价大脑功能活动变化的指标更具说服力，目前国内外尚无相关文献报道。本研究根据各神经递质的不同功能性质计算了 GABA/Glu、Ach/AchR、5-HT/DA、5-HT/NE、NE/DA、EXC/INH等6种相关神经递质比值。结果显示，与正常对照组相比，试验组在平原与高原期下均表现出Ach/AchR比值显著高于对照组、5-HT/DA比值显著低于对照组，说明此时试验组脑功能活动长期处于兴奋状态，这可推测为快反部队处于高强度训练有关。在高原期，试验组EXC/INH比值均显著高于正常对照组和平原期，也说明驻训8周后大脑的兴奋和抑制功能尚未达到平衡状态。

综上所述，驻训8周后高原低氧仍可使战士脑功能活动受到抑制，其中DA、NE等单胺类神经递质受到的影响最大。已有研究表明，DA、NE的生成与络氨酸的代谢有关［16］，因此在驻训期战士的饮食中增加鱼类、牛肉、酸奶等富含络氨酸的食物，可改善战士脑功能活动状况，更好更快地适应高原环境。

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