高压氧的中枢神经系统效应与神经递质的相关性

周静 张亚楠（通讯作者）

（1 上海市瑞金康复医院内镜室 上海 200011）

（2 海军军医大学特色医学中心研究部潜水与高气压医学研究室 上海 200433）

高压氧是指让机体呼吸压力高于1 个大气压（1 ATA）的纯氧，以达到增加机体组织内氧含量（张力）的目的。实践和研究表明，高压氧对于缺血性和出血性脑卒中，创伤性颅脑损伤、一氧化碳中毒迟发性脑病等神经系统疾病具有确切和良好的治疗效果。它可以通过改善组织缺氧状态这一核心机制，进而通过改善有氧代谢，矫正酸中毒，减轻水肿，改善微循环，促进组织再生；以及促进体内气泡缩小和消失，抑制厌氧菌生长繁殖等机制达到治疗目的[1]。但随着氧分压的升高，它也会对中枢神经系统产生不良的作用。当氧分压超过3 ATA 时，高压氧对中枢神经系统的不利影响就会表现出来，称为中枢神经系统氧中毒（CNS oxygen toxicity）[2]。

神经递质是在神经系统中传递神经冲动的内源性化学物质，对于维持神经系统正常的活动和功能具有极其重要的作用。常见的神经递质按照化学性质分为：氨基酸类，胺类，胆碱类，嘌呤类等，各类神经递质在神经系统中有序地组成在一起，共同维系着神经系统复杂、多样的活动。一旦神经递质出现代谢紊乱，必将引起神经系统正常的生理功能出现失调，诱发各类神经系统的疾病[3]。

基于高压氧作用的普遍性和神经递质在神经系统中的特殊重要地位，可以推断，高压氧必然会对各类神经递质的代谢及其功能发挥产生显著影响，高压氧对神经系统的各种效应，包括有利的治疗作用和不利的毒性作用，也必然与其对神经递质的影响有非常密切的联系。

1.高压氧的治疗作用与神经递质的相关性

1.1 与氨基酸类神经递质的相关性

高压氧治疗可从多种途径对继发性脑损伤产生治疗作用。高压氧预处理能有效调节脑组织的能量代谢，降低中枢神经系统兴奋性神经递质（如谷氨酸）含量，减轻兴奋性毒性，从而抑制继发性脑损伤的发生和发展。杨钧等报道早期高压氧联合标准大骨瓣开颅术治疗重型颅脑外伤，可显著提升治疗效果，并且高压氧的治疗效果与其抑制兴奋性氨基酸类神经递质的毒性作用有关[4]。

1.2 与胺类神经递质的相关性

王强等探讨了高压氧治疗对创伤性脑水肿形成和发展过程中的脑内单胺类神经递质的影响，结果发现，脑损伤后脑内单胺神经递质的过量释放，是创伤性脑水肿发展的重要因素之一，高压氧治疗能改善脑组织缺氧，降低脑组织中单胺递质的含量，减轻脑水肿[5]。裴裴等报道了高压氧联合抗抑郁药物对脑卒中后抑郁症患者血清神经递质含量的影响，结果表明，脑卒中后抑郁患者接受高压氧联合抗抑郁药物治疗，可有效增加单胺类神经递质表达量并均衡机体内环境稳态[6]。

1.3 与胆碱类神经递质的相关性

杨杰华等研究了高压氧治疗对大鼠脑小血管病（CSVD）模型的脑皮质及海马区乙酰胆碱（Ach）表达的影响，以及治疗前、后大鼠学习记忆功能改善的情况。结果发现，高压氧治疗能维持脑皮质及海马区神经递质Ach处于稳定水平，对改善大鼠学习、记忆功能具有重要作用[7]。

2.高压氧的毒性作用与神经递质的相关性

高压氧对中枢神经系统的毒性作用主要表现为兴奋性毒性，所影响到的神经递质也主要是与中枢兴奋—抑制平衡相关的递质。

2.1 与氨基酸类神经递质的相关性

具有兴奋作用的谷氨酸和具有抑制作用的γ-氨基丁酸（GABA）是有关中枢神经系统氧中毒研究中两类最受关注的氨基酸类神经递质。目前总体认为，长时间过高压力的高压氧暴露可导致脑内谷氨酸含量显著增加，GABA 含量显著降低，致使兴奋—抑制平衡被破坏，最终导致毒性发作[8]。

2.2 与胺类神经递质的相关性

持续过高压力的高压氧暴露会激起体内强烈的氧化应激反应，因此中枢神经系统氧中毒也是一种应激反应。与应激发反应密切相关的肾上腺系统与氧中毒发作也密切相关，肾上腺素、去甲肾上腺素等都是明确的中枢神经系统氧中毒诱发因素[9]。

2.3 与一氧化氮（NO）气体类神经递质的相关性

高压氧暴露时，会激活脑内神经元型一氧化氮合酶（nNOS），使脑组织内NO 含量显著升高，进而会抵消高压氧的缩血管效应，使脑血流量显著增加，从而使到达组织的氧量增加，促发氧中毒。NO 还可以与超氧阴离子（O2¯）快速反应生成毒性很强的过氧亚硝酸盐（ONOO¯），进而通过其强大的硝化和氧化能力对体内的分子和结构产生破坏作用，导致氧毒性发作。

2.4 与嘌呤类神经递质的相关性

近年的研究表明嘌呤类神经递质与中枢神经系统氧中毒发作也有非常密切的关系。高压氧暴露可对脑组织内腺苷的代谢产生显著影响，导致腺苷含量显著升高，而ATP、ADP 和AMP 等腺苷的磷酸化产物的含量则显著减少。各种增加脑内腺苷含量的措施，包括给予外源性腺苷，抑制腺苷代谢的酶，或腺苷A1 受体激动剂等，都可以有效对抗中枢神经系统氧中毒的发生[10]。

3.总结

综上，关于高压氧的各种中枢神经系统效应与中枢神经系统各类神经递质的关系的研究还相对较少。深入探讨它们之间的相关性，将有助于拓展和优化高压氧在临床疾病治疗中的应用，也有助于找到更好的预防措施以对抗其对机体的不利影响。