不同海拔地区藏、汉族健康人脑血管反应性研究

高雁青， 吴世政

不同海拔地区藏、汉族健康人脑血管反应性研究

高雁青， 吴世政

目的 探讨高海拔藏汉族及不同海拔汉族健康成年人脑血管反应性(cerebrovascular reactivity，CVR)的差异，以及血浆一氧化氮(nitric oxide，NO)和内皮型一氧化氮合酶(endothelial NOS，eNOS)对脑血管反应性可能的调节作用。方法 选取世居青海果洛(海拔3800 m)健康藏族45人为高海拔藏族组；在当地生活10 y以上的健康汉族45人为高海拔汉族组；世居青海西宁(海拔2200米)健康汉族45人为中海拔汉族组；世居四川广汉(海拔450米)健康汉族45人为低海拔汉族组。采用经颅多普勒超声(Transcranial Doppler，TCD)评估研究人群CVR，用硝酸还原酶法和酶联免疫吸附法测定各组血浆NO和eNOS水平。结果 (1)世居高海拔藏族组CVR、血浆NO及eNOS含量与高海拔汉族组无显著差异(P>0.05)；(2)低海拔汉族组CVR、血浆NO及eNOS含量明显高于中海拔汉族组(P<0.05)；(3)中海拔汉族组CVR、血浆NO及eNOS含量明显高于高海拔汉族组(P<0.05)；(4)低海拔汉族组CVR、血浆NO及eNOS含量明显高于高海拔汉族组(P<0.05)；(5)随着海拔高度越高，汉族健康人CVR、血浆NO及eNOS含量也越下降(P<0.05)。结论 高海拔地区藏汉族之间脑血管反应性没有明显差异；不同海拔汉族健康人群之间脑血管反应性有明显差异，且随着海拔高度逐渐升高，脑血管反应性逐渐下降，血浆一氧化氮和内皮型一氧化氮合酶与脑血管反应性可能有一定相关性。

藏汉族； 不同海拔高度； 脑血管反应性； 一氧化氮； 内皮型一氧化氮合酶

高原脑血管病作为严重威胁高原人群健康的疾病之一，对其特殊病因、发病机制的研究，有助于解决缺氧性疾病的核心问题和关键环节，对疾病的防治有着重要的指导意义[1]。脑血管反应性(cerebrovascular reactivity,CVR)是指脑血管当受到各种生理或病理因素刺激时，脑血管通过舒张以达到维持局部脑血流量恒定和脑灌注压稳定的能力。CVR功能是反应脑储备力的一个重要指标[2～4]。目前，脑血管反应性的研究越来越受到重视。

目前对CVR的测定大部分是通过诱发高碳酸血症完成，曾有研究证实，NO介导了高碳酸血症引起的脑血管舒张作用[5]。脑血管中CO2浓度出现起伏导致血流速度的变化，其与脑血流量的变化存在较高的相关性(CRCO2)，因此，目前多数通过测定血管二氧化碳反应性来间接评价脑血管反应性[6]。经颅多普勒超声以其简单、经济、无创并能重复连续监测的优势，成为目前临床研究中应用最为广泛、成熟的检测脑血管反应性的手段之一。

NO即血管内皮舒张因子(endotheial refraction factor,EDRF)，是内皮血管重要的舒血管物质。低氧也是许多高原病的主要发病机制，NO在低氧环境下的作用一直是研究的重点。彭忠兴[7]等研究通过观察脑梗死患者CVR与NO含量，探讨CVR变化与NO水平的相关性，得出NO减少会导致CVR降低，提示NO与CVR的关系密切。NO由一氧化氮合酶(nitricoxide synthase,NOS)催化L-精氨酸而生成的。NOS包分为神经型(nNOS)、可诱导型(iNOS)及内皮型(eNOS)，其中nNOS和eNOS主要在脑血管内皮表达[8]。eNOS在缺氧时通过激活缺氧诱导因子-1(HIF-1)和缺氧诱导因子-2(HIF-2)的表达，促进内皮细胞产生更多的NO气体，但是在急性缺氧时，在肺内NO含量下降。可以使血管发生舒张效应的NO气体是通过eNOS产生的[9]。内皮产生的NO气体自由的扩散并进入到血管平滑肌细胞，刺激胞浆可溶性鸟苷酸环化酶，合成环鸟苷酸(cGMP)，从而导致血管舒张[10]。

本研究主要通过对高海拔藏汉族及不同海拔汉族健康人群检测脑血管反应性及测定其血浆NO和eNOS含量，探讨高海拔藏汉族及不同海拔汉族健康成年人CVR的差异，以及血浆NO和eNOS对脑血管反应性可能的调节作用。

1 资料和方法

1.1 研究对象 研究对象为健康志愿者，入选标准：(1)年龄在25～45岁内；(2)无高血压、糖尿病、高血脂及心、脑血管疾病；(3)无长期吸烟、饮酒史；(4)双侧颞窗透过性良好，可清晰显示血流频谱；(5)能配合完成整个检查过程并愿意抽取空腹血2 ml。排除标准：(1)不能配合完成整个试验过程；(2)平静呼吸时双侧大脑中动脉最大脑血流速度 130 cm/s，或平均脑血流速度≥90 cm/s，或伴有涡流、湍流信号及粗糙血管杂音。该试验经青海省人民医院伦理委员会批准。所有被研究者均被告知试验目的及试验方法并签署知情同意书。

2015年7月入组高海拔研究组，在青海果洛(海拔3800米)，选取符合入选标准当地藏族45人[男25人，女20人，平均年龄(36.3±12.3)岁]为高海拔藏族组;在果洛生活10 y以上的汉族45人[男22人，女23人，平均年龄(35.8±10.6)岁]为高海拔汉族组。2015年9月入组中海拔研究组，在青海省人民医院体检中心选取世居青海西宁(海拔2200米)符合入选标准汉族45人[男21人，女24人，平均年龄(35.9±14.1)岁]为中度海拔汉族组；2015年11月入组低海拔研究组，在四川广汉市(海拔450 m)人民医院体检中心选取符合入选标准汉族45人[男20人，女25人，平均年龄(37.0±13.2)岁]为低海拔汉族组。各组年龄、性别无统计学差异(P>0.05)。

1.2 实验室检查 研究人群均晨起空腹抽取静脉血，离心收集上清液后-80 ℃冰箱保存。采用硝酸还原酶法测定NO含量，试剂盒购自南京建成生物科技所。采用酶联免疫吸附法测定其血浆eNOS水平。

1.3 TCD检测方法 采用DWL公司Multi-DopX TCD检测研究对象CVR，具体操作方法如下：患者于平静状态下(呼吸频率为16～20次/min)平卧于检查床，将2个2 MHz探头用头架同时固定于受检者双侧颞窗，选择深度55～65 mm，检测双侧大脑中动脉的速度、方向、频谱状态。探头位置固定不动，取样容积深度不变，给受检者戴好面罩，嘱受试者按照此过程进行：平静呼吸2 min→过度换气(深呼吸)2 min→平静呼吸2 min→吸入自体CO22 min(接长2米的延长管)→平静呼吸2 min→屏气(嘱其深吸一口气后屏气尽量保持时间长)→平静呼吸2 min。参数读取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EtCO2的平均值。V基线为平静呼吸时MCA平均脑血流速度及EtCO2的平均值，V改变后为吸入自体CO22 min时MCA平均脑血流速度及EtCO2的平均值。通过测量双侧MCA的血流参数及呼出气体的CO2分压，计算CVR及CVRI。

CVR及CVRI计算公式如下：CVR=︳V改变后-V基线︳/︳ETCO2改变后-ETCO2基线︳；CVRI=︳V改变后-V基线︳/V基线×100%/︳ETCO2改变后-ETCO2基线︳。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，但受基线血流速度个体间差异的影响较为明显；CVRI的结果称为相对斜率(relative slope)，说明每毫米汞柱CO2分压改变对应血流速度变化的百分率，比较客观的说明了脑血流速度随CO2分压改变的程度[11]。

2 结 果

2.1 高海拔地区藏、汉族CVR及CVRI的比较 果洛州藏族与果洛州汉族CVR及CVRI相比，P>0.05差异均无显著性(见表1)。

2.2 不同海拔地区健康汉族人脑血管反应性比较 汉族健康人CVR(3.21±0.66)明显高于西宁市汉族人CVR(2.43±0.35)，差异有统计学意义(P<0.05)；广汉市汉族健康人CVR(3.21±0.66)明显高于果洛州汉族人(1.93±0.21)，差异有统计学意义(P<0.05)；西宁市汉族健康人CVR(2.43±0.35)明显高于汉族人果洛州(1.93±0.21)，差异有统计学意义(P<0.05)。广汉市汉族健康人CVRI(4.52±1.45)明显高于西宁市汉族人CVRI(3.64±0.83),差异有统计学意义(P<0.05)；广汉市汉族健康人CVRI(4.52±1.45)明显高于果洛州汉族人(3.04±0.70)，差异有统计学意义(P<0.05)；西宁市汉族健康人CVRI(3.64±0.83)明显高于果洛州汉族人(3.04±0.70)，差异有统计学意义(P<0.05)(见表2)。

2.3 高海拔地区藏、汉族血浆NO及eNOS的比较 高海拔藏族组血浆NO及eNOS水平与高海拔汉族组相比，P>0.05均无显著差异(见表3)。

2.4 高海拔汉族组、中度海拔汉族组、低海拔汉族组间血浆NO及eNO含量比较 低海拔汉族组血浆NO(65.14±3.11)及eNOS(301.079±35.864)明显高于中度海拔汉族组(58.58±4.32) (248.476±36.588)，差异有统计学意义(P<0.05)；低海拔汉族组血浆NO(65.14±3.11)及eNOS (301.079±35.864)明显高于高海拔汉族组(53.12±4.24)eNOS(221.752±30.304)，差异有统计学意义(P<0.05)；中度海拔汉族组血浆NO(58.58±4.32) 及eNOS (248.476±36.588)明显高于高海拔汉族组(53.12±4.24)eNOS(221.752±30.304)，差异有统计学意义(P<0.05)(见表4)。

表1 果洛州(海拔3800米)藏、汉族健康人 脑血管反应性比较

表2 果洛州、西宁市、广汉市3个不同海拔地区健康 汉族人CVR及CVRI比较

与高海拔比较*P<0.05;与中海拔比较#P<0.05

表3 高海拔地区藏、汉族健康人NO及eNOS比较

表4 高海拔、中度海拔及低海拔健康汉族人 血浆NO及eNOS比较

与果洛州比较*P<0.05;与西宁市比较#P<0.05

3 讨 论

大脑是对缺氧最敏感的器官，脑血流量恒定是保证大脑正常工作的前提，无论脑血流量增加或减少都会导致脑血管疾病或脑功能紊乱。在众多的脑血流调节机制中，脑动脉自动调节(cerebral autoregulation,CA)具有至关重要的作用。CA是指当动脉血压在一定范围内波动时，大脑通过各种调节机制维持脑血流量恒定的过程。在健康成年人，平均动脉压波动于60～160 mmHg之间时，CA可以正常的发挥作用。CVR是反应脑血管储备力的一种指标，是反应血管的舒张能力。生理学研究认为大脑处于缺氧状态时，为了维持脑组织代谢的需要，脑内动脉扩张，血管阻力降低来增加血供，但当脑血管最大限度的扩张以后，其对CO2刺激不再有反应，PaCO2再升高，脑血流速度也不会升高，甚至反而会降低。NO是由内皮细胞NOS催化合成、释放的舒血管因子。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[9]。NO还可加强蛋白激酶活性，促使钙转运泵磷酸化，使细胞内游离Ca2+转化为结合Ca2+而被隔离至肌浆网中，降低游离Ca2+浓度，从而引起血管平滑肌舒张[12]。Pretnar等[13]研究证实NO不仅可以扩张脑供血主要动脉血管，还可以扩张脑部小血管和微血管，直接影响脑血管的调节功能，达到脑保护作用。当NO减少时，会导致脑血管舒张性下降，从而使CVR降低。NO的变化可能是调节CVR的生化基础之一。影响CVR的NO主要来源于内皮型一氧化氮合酶产生的，本研究通过对CVR、NO及eNOS的同时测定发现当CVR升高时，NO及eNOS的量也随之升高，也可以说明两点：(1)NO降低可能导致CVR下降；(2)影响CVR下降的NO来源主要是eNOS产生的。

本研究通过对果洛、西宁、广汉3个不同海拔高度健康汉族脑血管反应性及血浆NO、eNOS含量的测定发现：海拔高度越高，脑血管反应性、血浆NO、eNOS越低。其原因可能与高原特殊的低氧低气压、低气温、气候干燥、辐射强等有关。尤其高原的低压性缺氧使人体血氧含量和血氧饱和度降低甚至导致低氧血症，是高原环境对人体影响最明显和最严重的因素[14]。高原人群长期居住在缺氧环境，慢性缺氧刺激机体血液中代偿性产生红细胞数量增多以增强其携氧能力。红细胞数量增多、血红蛋白含量增加、红细胞压积增高导致血液黏度增高，血流速度减慢，血小板聚集性增强，容易附于损伤的血管壁形成血栓，导致相应脑血管的狭窄。单侧大脑中动脉狭窄与脑血管反应性受损存在一定关系，且大脑中动脉狭窄程度与脑血管反应性受损呈正相关[15]。另外粘稠的血液可以直接影响脑循环的有效灌注量。高原居民喜以高盐、高脂肪、高蛋白、高热量等食物为食，蔬菜、水果类食物摄入有限，使体内维生素物质缺乏，因此高原人群高血压、高血脂的发病率较高，大量研究成果证实高血压、高血脂等因素可以使脑血管反应性降低，此种饮食结构对血管是一个逐渐损害的过程。亦是导致高海拔组脑血管反应性降低的重要机制。

临床发现高原人群不同程度存在着高同型半胱氨酸血症，高同型半胱氨酸血症可促使血管平滑肌增值和胶原合成，血管平滑肌增值不仅可以使血管内皮胶原积蓄增加还可以使血管壁增厚，血管结构破坏，使血管发生重构。另外低氧时eNOS表达增加，但活性下降，导致NO生成较少[16]，这可能与缺氧引起的Rho/Rho激酶活性有关[17]。西宁市相比果洛州，人体内氧含量及氧饱和度相对较高，缺氧导致的一系列对血管壁弹性损害的因素亦相对较轻，另外饮食结构也不同，维生素含量摄入也相对较多，故脑血管反应性也相对较高，与本研究结果相否。

本试验通过对同一海拔藏、汉族间脑血管反应性及不同海拔高度汉族间脑血管反应性的研究，结果发现高原脑血管反应性相对平原脑血管反应性明显降低，相同海拔高度藏、汉族间脑血管反应性无明显差异，原因可能与长期高原特殊的地理环境尤其长期慢性缺氧对血管的逐渐损伤过程及高原人群饮食结构不健康导致血管的反应能力低下，相关研究证实慢性高原病患者脑血管反应明显低于健康对照组[18]。希望通过本研究引起对高原特殊人群健康问题的重视，可以预防高原缺血性卒中的发生。

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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

青海省自然科学基金项目(2013-Z-921);青海省科技支撑计划项目(2014-NS-120-1)

(青海省人民医院神经内科，青海 西宁 810000)

吴世政，E-mail：wushizheng2005@hotmail.com

R743.3

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