七、讨　论

急性高原病包括急性高山病、高原肺水肿和高原脑水肿。其中高原脑水肿具有发病急、进展快、死亡率高的特点。但由于高原脑水肿发病率较低、症状极为严重、预后较差，目前对高原脑水肿的研究尚不够深入，对高原脑水肿的预防及治疗手段也较为单一。炎症参与多种疾病的发生发展，越来越多的研究提示炎症在急性高原病中同样起着重要作用。1995年，Murdoch发现出现呼吸道或肠道感染的人群更容易发生急性高原病，并且其炎症相关症状的程度与“路易斯湖评分”成正相关。一项关于美国科罗拉多州高原肺水肿的调查显示79%的患者在发病前处于炎症状态。动物实验也提示在多种因素诱导的炎症性动物模型中，低氧暴露可引起炎症损伤的加重，导致肠屏障的破坏，肠道细菌的移位，甚至发生高原肺水肿。炎症在急性高原病发生发展中的作用受到了越来越多的关注。而目前炎症与高原脑水肿的关系却鲜有研究。

在我们的实验中发现，炎症的发生在高原脑水肿的发生发展中同样发挥了极其重要的作用。啮齿类动物（尤其是小鼠）对高原低氧环境极其耐受，至今尚没有较为快速高效而又稳定的诱导小鼠发生高原脑水肿的动物模型。我们的实验发现，随着高原低氧暴露时间的延长，小鼠外周血及中枢神经系统炎症相关因子表达出现上调，该结果提示炎症可能在高原脑水肿的发生发展中发挥作用。腹腔注射LPS是目前最常用的炎症诱导模型，实验中给予小鼠腹腔注射不同剂量LPS时发现，较低剂量的LPS不引起小鼠脑水肿的发生，但是在加上高原低氧暴露情况下，小鼠出现脑水肿样改变。此时对血清和脑组织中炎症因子、趋化分子与黏附分子检测发现，高原低氧暴露可以剧烈地扩大腹腔注射LPS引起的促炎细胞因子、趋化分子与粘附分子表达的上调。小胶质细胞作为中枢神经系统炎症反应的主要参与者，其出现明显的激活。高原脑水肿发生的关键环节是血脑屏障的破坏。血脑屏障将中枢神经系统和外周循环系统分开，有效地减少两者间的物质交换，为神经元正常功能的发挥提供保障。上调的促炎细胞因子及VEGF对血脑屏障造成损伤，引起紧密连接蛋白和黏附连接蛋白表达的下调，造成血脑屏障的开放。血脑屏障的破坏直接导致中枢神经系统神经元的损伤，进而引起高原脑水肿典型症状的出现——认知与运动协调功能障碍。

炎症反应参与多种疾病的发生发展。调节缺氧下细胞适应性变化的关键分子HIF与调节炎症反应变化的关键分子NF-κB存在相互作用提示炎症在急性高原病中发挥了重要的作用。Murdoch等调查发现，出现胃肠道或呼吸道感染的人群更容易发生急性高山病，且其症状的严重程度与“路易斯湖评分”成正相关。Durmowicz等对科罗拉多州发生高原肺水肿的患者进行调查发现79%的患者在发生高原肺水肿之前，就已经患有其他能够引起炎症反应的疾病。Klokker等报道急性高原低氧暴露引起血液中NK细胞活化，血清中炎症相关因子如IL-6、IL-1RA、CRP等也随着低氧暴露而上调。Song等报道当志愿者暴露于模拟高原低氧环境时，血液中IL-1β、IL-6、TNF-α的上调与“路易斯湖评分”成正相关，提示急性高原病的发生发展可能与机体炎症反应的发生有关。高原低氧环境常引起胃肠功能的紊乱、炎症及感染风险的增加。文献报道显示高原地区居民胃肠道疾病较为高发。同时有研究显示高原低氧环境的暴露可以导致肠道菌群的改变，双歧杆菌、奇异菌属、迟缓埃格特菌菌属下降，而潜在致病菌如肠道杆菌大肠埃希菌会增加。同时高原低氧暴露使革兰氏阴性菌产生更多LPS，从而诱导机体炎症反应的发生。Luo等实验结果显示给予大鼠腹腔注射LPS后，高原低氧暴露可以通过激活NF-κB信号通路引起肠屏障功能障碍，引起肠道菌群移位。Jian等发现低氧可以促进LPS引起的牙槽骨细胞释放更多的炎症相关因子，大鼠在感染仙台病毒后，高原低氧暴露则引起大鼠出现严重的高原肺水肿改变。越来越多的报道证明炎症在急性高原病的发生发展中发挥了重要作用。我们的实验发现，随着高原低氧暴露时间的延长，IL-1β、IL-6、TNF-α表达出现上调。当给予小鼠腹腔注射低剂量LPS诱导小鼠炎症反应的基础上，高原低氧暴露可以明显促进小鼠外周与中枢神经系统炎症的扩大，引起小鼠脑含水量的增加，出现高原脑水肿样改变。(https://www.daowen.com)

血脑屏障将中枢神经系统和外周循环系统分开，其对小分子物质极低的通透性为中枢神经系统正常功能的发挥提供了稳定的微环境。脑血管内皮细胞在血脑屏障的维持中发挥了核心作用。相邻的脑血管内皮细胞通过细胞侧面的紧密连接蛋白形成的锁扣样紧密连接将其紧紧地连接在一起，使相邻内皮细胞间距离小于0.4 nm，从而限制了小分子物质通过细胞旁路途径进入中枢神经系统。高原脑水肿发生的核心事件是血脑屏障的破坏，缺氧条件下HIF通路的激活对血脑屏障的稳定性进行调节。Luo等发现在给予大鼠腹腔注射LPS后，高原低氧暴露可以引起肠屏障功能的破坏。Kangwantas等发现内皮细胞在OGD及IL-1β处理下，均出现紧密连接蛋白从胞膜向胞浆定位的改变，但是其屏障功能并没有出现明显的损害，但当在高原低氧暴露和腹腔注射LPS二者联合作用下，紧密连接蛋白定位的改变更加明显，同时出现屏障功能的下降。我们实验也发现，高原低氧暴露或者腹腔注射低剂量LPS对小鼠的血脑屏障功能无明显影响，其紧密连接蛋白的表达等也无明显变化，但是在腹腔注射低剂量LPS和高原低氧暴露复合作用下，小鼠血脑屏障通透性出现了明显的增加，出现伊文氏蓝漏出的增加。电镜显示相邻内皮细胞间高密度影的紧密连接消失并出现裂隙样改变，基膜密度影的下降提示其出现降解，同时也可以看到肿胀的线粒体及肿胀星形胶质细胞的终足。Western blot结果显示紧密连接蛋白Occludin及黏附连接蛋白VE-Cadherin出现明显的下调。而VEGF和水通道蛋白AQP-4的表达出现明显的上调，这二者分别是介导缺氧条件下血脑屏障损伤和中枢神经系统水分子流动的关键分子。

血脑屏障为中枢神经系统正常功能的发挥提供了稳定的微环境。当血脑屏障出现破坏时，外周循环系统中的有害物质、激素、细胞因子、离子等可通过血脑屏障进入中枢神经系统，从而对神经元功能的正常发挥产生影响，甚至影响神经元的存活。我们的研究发现，在给予小鼠腹腔注射低剂量LPS时，小鼠脑内神经元并未出现明显的损伤；在给予高原低氧暴露时，小鼠海马部分神经元先轴突出现萎缩；当小鼠同时进行腹腔注射LPS及高原低氧暴露时，小鼠脑部神经元出现明显的损伤样改变，轴突的萎缩更加明显，尼氏小体染色变浅，甚至出现神经元减少的现象，提示在机体处于炎症反应情况时，高原低氧暴露对神经元造成了严重的损伤。

腹腔注射LPS被广泛用作全身性炎症反应的模型。细菌的内毒素可对机体的免疫系统产生强烈的激活作用，进而诱导机体产生一系列生理与行为的改变，包括发热、食欲不振、情绪低落、嗜睡、眼睑下垂、抑郁等。中等剂量（5 mg/kg）的LPS注射可逆性地损害小鼠的空间学习与记忆功能，而这可能是其引起血脑屏障通透性增加所导致的。低剂量（0.5 mg/kg）的LPS注射并不能影响大鼠的多项生理指标，包括体重、血压、心率。同时低剂量LPS注射不影响小鼠的运动功能。我们的实验发现低剂量LPS注射可以减少小鼠的活动，但不影响小鼠的运动及学习功能。由急性高山病进展为高原脑水肿的标志是精神状态的改变或共济失调的发生。我们通过Morris水迷宫和Rota-Rod实验对小鼠的认知与运动协调功能进行评价。结果显示腹腔注射低剂量LPS或高原低氧暴露对小鼠的认知及运动协调功能均无明显影响，但在二者复合作用下，小鼠在目标象限运动的时间及路程明显下降，其穿越平台次数明显下降，首次穿越平台潜伏期明显增加，小鼠从转动的滚木上掉落的潜伏期和掉落时滚木的转速明显减少。以上结果说明在腹腔注射低剂量LPS和高原低氧暴露的复合作用下，小鼠的认知与运动协调功能出现障碍。