慢性高原病对脑血管反应性及血管调节因子的影响☆

郝贵生　吴世政

慢性高原病对脑血管反应性及血管调节因子的影响☆

郝贵生*吴世政*

目的探讨慢性高原病（chronic mountain sickness，CMS）对脑血管反应性（cerebrovascular reactivi⁃ty，CVR）及部分血管调节因子的影响。方法 纳入CMS患者26例及健康对照组23例，采用经颅多普勒超声（transcranial doppler ultrasoiund，TCD）评估CVR，同时采用酶联免疫吸附实验检测CMS患者和健康人血清内皮素（endothelin 1，ET-1）及其受体（endothelin receptor B，ETBR）、内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide syn⁃thase，eNOS）的血浆含量。结果 CMS患者CVR（3.84±3.01）数值明显低于健康人CVR（6.39±6.87），差异有统计学意义（P＜0.05）；CMS患者血清ETBR浓度高于健康组［（386.07±281.57）µg/µLvs.（312.30±238.07）µg/µL］，差异具有统计学意义（P＜0.05）。CMS患者血清eNOS水平与健康组相比，无统计学差异［（31.47±10.78）pg/µLvs. （38.28±13.89）pg/µL，P＞0.05］；CMS患者血清中的ET-1为（42.04±20.29）pg/µL，而健康组为（41.89±17.87）pg/µL，两者无统计学差异（P＞0.05）。结论CMS患者的脑循环储备力明显低于健康人；CMS患者与健康人群血浆中ET-1、eNOS对血管的调节作用能力基本相同；CMS患者的脑血管的低氧舒张与ETBR的高表达密切相关。此研究可为慢性高原病人群血液高凝状态下脑梗死的预防和治疗提供科学依据。

慢性高原病 脑血管反应性 血管调节因子

【Abstract】Objective To investigate the influence of the chronic mountain sickness（chronic mountain sickness，CMS）on Cerebrovascular reactivity（CVR）and regulators of cerebrovascular responses.Methods Twenty-six CMS pa⁃tients and 23 healthy control group using transcranial Doppler ultrasound（Transcranial Doppler Ultrasoiund，TCD）as⁃sessment of CVR，enzyme-linked immunosorbent assay were applied to measure the serum levels of the endothelin（endo⁃thelin 1，ET-1）and its receptor（endothelin receptor B，ETBR），endothelial nitric oxide synthase（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）in CMS patients and healthy control.Results CVR（3.84±3.01）was significantly lower in CMS patients than in the healthy control CVR（6.39±6.87）（P＜0.05）；the serum concentration of ETBR in CMS patients was higher than in control［（386.07±281.57）µg/µLvs.（312.30±238.07）µg/µL］（P＜0.05）.Conclusions The cerebral circulation re⁃serve in CMS patients is significantly lower compared with healthy people.The regulation of vascular capacity by serum ET-1 and eNOS is similar between CMS patients and healthy control.The hypoxic vasodilatation in CMS patients is close⁃ly associated with cerebrovascular high expression of ETBR.This study may provide a scientific basis for the prevention and treatment of cerebral infarction in the patients with chronic mountain sicknes.

【Key words】Chronic mountain sickness Cerebrovascular reactivity Vascular regulatory cytokines

大脑的需氧量巨大，持续的供氧是大脑维持生理功能的基础，急性和慢性的缺氧是导致大脑损伤的重要原因。长期高原慢性低氧环境使机体失代偿是诱发慢性高原病的主要因素。慢性高原病（chronic mountain sickness，CMS）是一种以红细胞过度增生和显著的肺动脉高压为主要病理生理学特征［1］的高原地区特发性临床综合征，机体广泛存在的低氧血症是其显著的临床特点［2］。神经元是缺血缺氧反应最为敏感的器官，CMS导致的长期慢性的低氧血症会严重影响神经元的正常的生理功能，因此低氧状态下脑血管会产生显著的反射性血管调节反应，从而减少大脑的缺血缺氧性损伤［3］。脑血管反应性（cerebrovascular reactivity，CVR）是指脑血管病理因素刺激时，通过收缩或舒张性改变以达到维持局部脑血流量和脑灌注稳定的能力［4］，是反应脑储备力的一个重要指标，所以临床上通常采用CVR作为检测大脑实时血液供给量的评价标准。目前关于慢性低氧下的脑血管舒缩反应的研究结果差异很大，并且慢性高原病患者的CVR研究并未见报道。本研究采用经颅多普勒超声（transcranial doppler ultrasoiund，TCD）联合二氧化碳（carbon dioxide，CO2）实验［5］评价世居海拔3600 m的CMS患者和低海拔健康人脑血管反应性变化的差异，同时测定二者ET-1、ETBR及eNOS的血浆含量的变化，探讨慢性高原病患者脑循环储备能力的差异，从而为慢性高原病人群血液高凝状态下脑梗死的预防和治疗提供科学依据。

1　对象与方法

1.1研究对象 CMS组选取在青海省玉树州人民医院进行健康体检人员中诊断慢性高原病男性患者26例，平均年龄（32.8±16.2）岁，CMS入选患者采用2004年第6届国际高原和低氧生理学术大会制定的慢性高原病国际诊断标准［6］，即“青海标准”，主要表现为红细胞增多（女性血红蛋白≥190 g/L，男性血红蛋白≥210 g/L［6］。入选标准：①“青海标准”评分＞6分②年龄18～60岁；③患者排除高血压病、糖尿病、高血脂症等慢性病史及心、脑血管疾病急性疾病；④无长期饮酒、吸烟等不良生活嗜好；⑤TCD血流无湍流、涡流信号及粗糙血管杂音。排除标准：①TCD检查中无法清晰显示血流频谱；②研究对象不愿配合。健康对照组选取世居青海西宁（海拔2200 m）男性健康志愿者23名，平均年龄（34.4±15.6）岁，入选标准：①年龄18～60岁；②志愿者排除高血压病、糖尿病、高血脂症等慢性病史及心、脑血管疾病急性病史；③无饮酒、吸烟等不良生活嗜好；④TCD检查过程中可清晰的显示血流频谱，颞窗透过性良好；⑤TCD血流无湍流、涡流信号及粗糙血管杂音。排除标准与CMS组相同。

本研究两组研究对象均为男性，年龄、教育程度构成差异无统计学差异，具有可比性。该研究经青海省人民医院伦理委员会批准。研究者均被告知试验相关目的及方法，征得研究者同意并签署知情同意书。

1.2ET-1、ETBR、eNOS测定 清晨空腹采集外周血4 mL放置至抗凝试管中，进行红细胞计数，血红蛋白浓度，红细胞压积测定；静脉血离心收集上清液后，-80℃冰箱保存。使用美国R&D公司生产的酶联免疫吸附法（ELISA法）试剂盒测定血浆内皮素（ET-1）、内皮素受体（ETBR）及内皮型一氧化氮合酶（eNOS）水平。

1.3TCD检测 使用经颅多普勒超声监测仪（DWL公司Multi-DopX）对研究对象的CVR［7］进行检测。首先，患者于平静状态下取仰卧位，将超声探头（频率2 MHz）用头架固定于受检者的双侧颞部，选择探查深度为55～65 mm，检测双侧大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）的速度、方向、频谱状态；之后，给受检者戴好面罩，分别读取受检者：平静呼吸2 min→过度换气2 min→平静呼吸2 min→吸入自体CO22 min→平静呼吸2 min→屏气→平静呼吸2 min时参数；最后，选择每个时间段基线较平稳的一段，记录其MCA最大、平均脑血流速度及呼气末二氧化碳（end-tidal CO2，Et⁃CO2）的平均值（EtCO2基线）。使用公式［8］CVR=|V改变后-V基线|÷|ETCO2改变后-ETCO2基线|进行计算。

V基线为平静呼吸时MCA平均血流速度，V改变后为吸入自体CO22 min时MCA平均血流速度，ETCO2基线是平静呼吸时EtCO2的平均值，ET⁃CO2改变后为吸入自体CO22 min时EtCO2的平均值。根据呼出气体的CO2分压及MCA的血流参数计算CVR。上述公式中，CVR计算的是CVR绝对斜率（absolute slope），说明每毫米汞柱CO2分压改变对应血流速度变化量的绝对值。

1.4统计学方法 所有数据采用SPSS17.0进行处理。计量资料呈正态分布，采用均数±标准差（±s）表示，采用独立样本t检验，不符合正态分布的用Wilcoxon秩和检验，相关性用直线相关分析，检验水准α=0.05，双侧检验。

2　结果

2.1两组血常规及血氧饱和度（oxygen satura⁃tion，SaO2）比较 CMS组血红蛋白、红细胞比积、血氧饱和度明显高于对照组，具有统计学差异（P＜0.05）（见表1）。

2.2两组CVR、eNOS、ET-1、ETBR比较 CMS组患者的CVR明显低于健康对照组；血清eNOS和ET-1水平在CMS组稍有增高，但是与对照组相比无统计学差异（P＞0.05），ETBR表达量在CMS组明显高于对照组具有统计学差异（P＜0.05）（见表2）。

2.3相关性分析结果 健康对照组的血清ET-1和ETBR的含量与CVR之间不存在相关性（P＞ 0.05）。CMS组的ET-1含量和CVR之间无相关性（P＞0.05），而血清ETBR的含量与CVR之间存在明显的相关性，r值为0.378，P＜0.05（见图1）。

图1　CMS组血清ETBR浓度与CVR的相关性（r=0.378，P＜0.05）

表1　CMS组与对照组的血常规、SaO2

表2　CMS组与健康对照组CVR、CVRI、eNOS、ET-1、ETBR比较

3　讨论

脑血管反应性（CVR）又称脑灌注储备、脑循环储备等，是脑血管在受到刺激后产生舒张反应从而改善脑血流量的能力，是反应脑血管调节能力的重要指标，可有效的反应脑血管储备力［9］。目前临床已较多应用于缺血性脑卒中风险、预后评价，评估颈动脉内膜剥脱术及脑动脉支架植入术手术适应证［10］等。在高原环境下对急进高原的健康人群做了CVR方面的研究，发现健康成年人急进高原后，CVR和大脑中动脉平均脑血流速度都明显升高，以适应急进高海拔地区后的脑缺氧情况［11］。然而目前对于长期生活在高海拔地区的CMS患者的脑血管血流动力学的研究很少见，所以我们针对CMS患者进行CVR研究，发现CMS患者的TCD结果表明CVR明显低于健康人。慢性高原病可引起红细胞增多，HCT显著增高［12］，血液粘滞度明显增加导致血液粘性摩擦力变化，从而引起脑血管的阻力增大，脑血流下降［13］。脑组织对血氧分压（partial pressure of oxygen，PaO2）及二氧化碳分压（carbon dioxide partial pressure，PaCO2）的变化极其敏感，当机体Pa02降低、PaCO2升高，就会引起脑血管的舒张［14］，从而维持充足的氧气能够传递到脑组织中。CMS患者长期处于缺氧状态，所以对Pa02降低反应钝化，Pa02降低时不能出现与健康者同样明显的脑血管舒张反应。同时，高原持续低氧低压环境，CMS患者潮气量小，肺通气与肺灌注比率失调，出现肺泡通气不足，致使PaC02上升，形成高碳酸的动脉血［15］，高原上脑血流对高碳酸血症的反应是减弱的或者消失的［16］，其对CO2刺激反应明显下降，脑血流速度不会随PaC02变化而继续升高，甚至反而会降低［17］。综上所述，所以导致CMS组患者的CVR降低，脑血流储备力明显低于健康人，临床常表现为慢性高原病患者较正常人更易发生颅内缺血、梗塞灶。

脑血流动力学的改变究其原因，可能由脑血管的内皮细胞分泌的血管活性因子的调节作用［18］所致。据研究证实，脑血流的改变是由血管平滑肌张力来控制的，血管平滑肌张力则受到神经、体液、代谢和物理等多种因素的影响［19］，形成了一个由内皮细胞和神经细胞所释放的诸多血管收缩和舒张的因子参与的复杂反应网络［20］。这些血管内源性物质在不同个生理刺激下可以被激活，继而通过改变细胞内钙离子浓度和调控钾离子通道引起血管平滑肌的收缩或舒张［21］。低氧状态下，低氧诱导因子家族诱导并上调下游基因NOS的表达，进而促进血管内皮细胞产生NO，并自由扩散到血管平滑肌细胞，刺激胞浆可溶性鸟苷酸环化酶，合成环鸟苷酸，从而导致血管舒张。ET-1唯一存在血管内皮细胞的生物效应最强的内皮素，其分泌量最多，当内皮素与其受体结合后具有强烈而持久的血管收缩效应。我们的研究结果表明，eNOS和ET-1的浓度在CMS患者和健康对照组中并没有显著性的差异，提示这两种血管调节因子在CMS患者中仍然具有血管调节作用，与健康人群比较对血管的调节作用能力基本相同。

内皮素受体属于G蛋白偶联受体家族，目前发现其有三个亚型，分别是ETAR、ETBR和ET⁃CR。内皮素受体与内皮素内多肽结合后激活，然后耦合到磷脂酶C，激活磷脂酶C后通过调节细胞膜离子通道发挥生物学作用［20］。ETBR主要通过促进一氧化氮（NO）的释放诱导血管内皮细胞舒张，发挥血管扩张的作用［22］。本研究中ETBR的浓度在CMS组中较对照组增高，提示ETBR的表达在CMS患者慢性低氧的刺激下活化，从而表达增高，以发挥其舒张脑及其他脏器血管的调节作用，因为CMS是慢性长期的病理过程，所以推测ETBR水平的升高，可能需要较长时间的慢性缺氧状态才能激活。从相关性分析的结果来看，ET-1的含量无论在CMS组或健康对照组中都与CVR没有关系，说明ET-1对大脑血管的调节无特异性作用。而ETBR在相关性分析中与CMS组患者的CVR相关，说明ETBR的表达含量与CMS患者脑血流动力学相关，可能是CMS患者脑血管调节的代偿表现，提示CMS患者的脑血管的低氧舒张反应与ETBR的高表达密切相关。

在临床工作中我们发现CMS患者较正常人更易发生脑缺血及梗死，所以我们对CMS患者从CVR、血管调节因子等方面进行研究，希望能够为防止高原地区居住地人群及CMS患者的脑卒中和心脑血管事件提供帮助。

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（责任编辑：李立）

Chronic mountain sickness modulated cerebrovascular reactivity and biological effects on the related vascu⁃lar responses cytokines.

HAO Guisheng，WU Shizheng.
Department of Neurology，Qinghai Province People's Hospital，Xining 810007，China.Tel：0971-8066253.

R743.3

A

10.3969/j.issn.1002-0152.2016.07.002

☆省部级基金（编号：2013-Z-921）

*青海省人民医院神经内科（西宁 810007）

（E-mail：wushizheng2005@hotmail.com）

2016-01-14）