高原环境对移居大鼠子代体重及大脑的影响

龚嘎蓝孜,次仁央珍,李 乐,索朗德吉,阿旺旦增*

(1.西藏大学医学院,西藏 拉萨850000;2.拉萨市人民医院 心内科，西藏 拉萨850000)

高原特有的低氧环境会对低海拔移居人群造成一系列不能克服高原环境的影响，包括神经、内分泌、血液、消化等系统的不适症状，当此类反应加重时会出现高原肺水肿或高原脑水肿等一些严重损伤脏器的缺氧改变从而危及生命[1-2]。目前研究指出高原病的发生跟脑缺氧密切相关，大脑是体内耗氧量最大的器官，在缺氧环境下大脑会通过一系列生理调节来维持机体的正常运行，但当缺氧超过一定的阈值后，大脑就会出现相应的病理改变，从而影响正常的生命活动[1-3]。体重是反映个体生长发育、营养状况的重要指标，除受到自身因素的影响外，还受到环境因素的较大影响，有研究指出缺氧会导子鼠出生体重的下降[4]。目前尚未有移居高原大鼠子代出生后1周内体重及大脑改变的研究，因此，本课题通过比较低海拔与移居高原大鼠子代体重，观察移居高原大鼠子代脑重、脑指数及形态学改变，以期为高原病的防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验仪器及材料

石蜡切片机(LEICA RM2235德国莱卡公司)，正置显微镜(OLYMPUS日本奥林巴斯公司)，苦味酸，多聚甲醛(成都市科龙化工试剂厂)，水合氯醛(成都市科龙化工试剂厂)。

1.2 实验方法

从成都达硕实验动物有限公司购买16只8周龄Wistar大鼠(12只雌鼠，4只雄鼠)。将16只大鼠按性别随机分为低海拔组和高海拔组，每组8只大鼠(6只雌鼠，2只雄鼠)。低海拔组大鼠在云南昆明动物研究所(1 800 m)进行对照组研究,高海拔组大鼠运往海拔3 658 m的西藏拉萨,在西藏大学高原医学研究中心进行实验组研究。两组大鼠严格按照统一的实验条件和实验标准进行管理和操作。大鼠在到达各自实验点后按3∶1雌雄比合笼受孕，待子鼠出生后用苦味酸做标记，子鼠出生后1周内每天称体重3次取平均值记录。从低海拔组和高海拔组子鼠中随机取6只处死，快速取出大脑称脑重并浸泡于4%多聚甲醛中(36 h,4℃冰箱过夜)，梯度乙醇脱水，常规石蜡包埋，然后制作切片用HE染色观察子鼠大脑形态学改变。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 低海拔组和高海拔组子鼠体重比较

低海拔组和高海拔组大鼠均饮食正常，活动良好，孕鼠无早产、流产及死亡现象。低海拔组和高海拔组子鼠出生率接近一致，每窝平均产子分别为：11-16只和10-16只，共计产子分别为：89只(47只雄性，42只雌性)和84只(43只雄性，41只雌性)。低海拔组与高海拔组子鼠1周内死亡率分别为13.5%和22.6%(P>0.05)。低海拔组与高海拔组子鼠出生7天内体重增长分别为：2.22 g·d-1，2.15 g·d-1(P>0.05)。低海拔组子鼠出生后7天内体重均高于高海拔组(P<0.05)，见表1。低海拔组子鼠出生后7天内雌雄体重无差异(P>0.05)，高海拔组第5天雄鼠体重高于雌鼠体重(P<0.05)，其余各时间观察点体重均无差异(P>0.05)，见表2。

表1 低海拔组与高海拔组子鼠出生7天内体重比较(g)

表2 高海拔组和低海拔组子鼠出生7天内不同性别体重比较(g)

2.2 低海拔组和高海拔组子鼠大脑重量(g)比较

低海拔组和高海拔组大鼠脑重随着鼠龄的增加而呈增高趋势，两组脑重在出生第1天时无差异(P>0.05)，随后各时间点低海拔组均比高海拔组高，且具有统计学差异(P<0.05)。低海拔组子鼠出生第3天，第7天雄鼠脑重大于雌鼠(P<0.05)，其余时间雌雄脑重无差异(P>0.05)。高海拔组子鼠从出生第1天到第6天雄鼠脑重均大于雌鼠脑重(P<0.05)，到第7天时雌雄脑重无差异(P>0.05)，见表3。

表3 高海拔组和低海拔组子鼠出生7天内不同性别大脑重量比较(g)

2.3 低海拔组和高海拔组子鼠脑指数比较

低海拔组和高海拔组子鼠出生7天内脑指数无统计学差异(P>0.05)，见表4。低海拔组第7天雄鼠脑指数大于雌鼠(P<0.05)，其余时间雌雄脑指数无差异(P>0.05)。高海拔组第4天、第6天雄鼠脑指数大于雌鼠(P<0.05)，其余时间雌雄脑指数无差异(P>0.05)，见表5。

表4 低海拔组与高海拔组子鼠出生7天内脑指数比较

表5 高海拔组和低海拔组子鼠出生7天内不同性别脑指数比较

2.4 高原移居大鼠子鼠大脑HE染色结果

与低海拔组相比，高海拔组子鼠脑组织切片显示有缺氧改变：脑组织结构呈疏松筛网状，可见坏死灶及空泡样改变，有较多泡沫细胞和淋巴细胞出现。坏死灶内部分神经元细胞仍保存轮廓，胞质呈现嗜碱性增强，胞体变形，胞核溶解、固缩或消失。

3 讨论

体重是反映生长发育、健康状况的重要指标[5]，本研究发现移居高原大鼠子代出生1周内体重普遍比低海拔组子鼠体重轻，影响子鼠体重的主要因素有：母鼠的生育年龄、不同胎龄、饮食营养等[4-6]，而本研究低海拔组和高海拔组母鼠饲养温度、湿度、饲料和饮水等均严格按照统一标准饲养，且所有孕鼠无早产及死亡情况，因此可能跟高原缺氧在一定程度上影响子鼠生长发育有关。这与孙薇[4]等发现高原子鼠出生体重低于平原组相符。高原环境导致机体对营养物的摄入减少、吸收下降、脂肪代谢改变，从而发生体重下降[7-8]。此外，也可能与机体在高原缺氧环境下，体内氧含量、氧运输及利用减少相关。氧是全身各个组织器官及细胞赖以生存的基础，尤其胚胎在宫内发育阶段，此作用更为明显，母体对胚胎的血氧供给减少将影响胎儿在宫内的发育和营养，从而体现在体重的减轻[4-6]。除高海拔组第5天雄鼠体重高于雌鼠体重外，低海拔组和高海拔组雌雄体重无差异，这说明子鼠出生1周内不同性别子鼠体重的差异不大。

本研究低海拔组和高海拔组子鼠在出生后1周内，大脑重量随着鼠龄的增加呈增高趋势，说明脑的发育随体重的增加而加快。除第1天外，其余各时间点高海拔组脑重均比低海拔组低，与子鼠体重的变化趋势一致。从性别来看，低海拔组子鼠出生第3天、第7天雄鼠脑重大于雌鼠，高海拔组子鼠从出生第1天到第6天雄鼠脑重均大于雌鼠，这可能提示雄性子鼠大脑在出生后1周内发育比雌性快。大鼠脑指数在低海拔组和高海拔组间并未发现有差异，说明子鼠在不同海拔出生生存1周后，大脑并未出现较大的生理改变。而不同性别子鼠中，低海拔组仅发现第7天雄鼠脑指数大于雌鼠，高海拔组仅发现第4天和第6天雄鼠脑指数大于雌鼠，说明在出生后7天内不同性别子鼠的脑指数没有太大差异。

高原低氧习服不全是一种普遍发生于移居人群的疾病[1-3]。目前，高原习服不全的发病机制尚无定论，有研究显示可能跟进入高原后的脑缺氧有关，当大脑无法达到正常的供氧水平时，发出的警报表现为：头晕、头疼、乏力、恶心、呕吐等症状[1-3]。当上述反应加重而没有及时吸氧或治疗后，机体就会出现因缺氧而导致的各种不可逆器质性病变，从而危及生命[9-10]。本研究高海拔组子鼠大脑切片显示脑组织存在一定程度的缺氧改变，这可能与全身各系统脏器中，大脑对缺氧最敏感，导致移居高原大鼠子鼠出生后出现大脑缺氧损伤有关。

综上所述，本研究通过比较高海拔与低海拔子鼠体重、脑重、脑指数及观察移居高原子鼠大脑形态学改变，初步探讨高原环境对子鼠体重及大脑的影响。本研究提示高原缺氧对移居高原大鼠子鼠出生1周内体重、脑重及大脑形态学有影响，但还需进一步做分子生化、细胞生物等深入研究来探讨发病机制。