三、高原原生动物
栖息繁衍在高原地区的优势物种如野生小哺乳动物在漫长的气候地理变迁中,驯化和演化了它们对极端恶劣气候环境的特殊的适应机理,并反映在群体、个体、组织细胞以及分子水平上。高原鼠兔和根田鼠是青藏高原高寒草甸的优势物种,经过世代的选择,它们形成了良好的高原环境适应机制。高原鼠兔被公认为高原低氧的最佳适应物种,其生理特征与在同样环境下的移居鼠类明显不同。
1.血液学特征
高原鼠兔对低氧环境的适应表现在氧解离曲线左移、P50值变小、红细胞氧解离能力增强,最重要的是能增加组织对氧的利用。鼠兔的氧解离曲线与大鼠的相比,不仅左移,而且中段坡度明显陡峭而延长。这表明肺在这个水平具有较强的氧亲和力,可使机体保持较高的血氧分压(PaO2)和氧饱和度(SaO2),不会因缺氧而引起红细胞过度增生;而在组织水平上具有较强的氧释放能力,使组织能获得足够的氧,以满足机体的需要。高原鼠兔对低氧的适应在血液学上以低红细胞压积(Hct)、低血红蛋白(Hb)为特征,不因海拔高度的变化而出现明显改变。研究表明,不同海拔高度的高原鼠兔的Hct和Hb均明显低于生活在同一环境中的Wistar大鼠。从2300m到5000m,高原鼠兔的Hct仅增加15.8%,而Wistar大鼠增加57.3%。这种变化使Hb可携带更多的氧到组织中,同时又不致血液黏滞度过度增加而不利于组织的灌流,这是高原鼠兔在血液方面已适应高原的一大特点,这一特征与高原世居人群和高原动物牦牛及驼羊是一致的。
2.肺血管结构和功能的变化(https://www.daowen.com)
高原鼠兔的肺小动脉壁非常薄,且没有平滑肌层,较小的肺动脉壁(小于100 μm)仅由一弹力纤维层组成,而大鼠同样大小的肺动脉在内外层弹力纤维中间有一较厚的平滑肌层,鼠兔的肺动脉中层的厚度约为9.3%,而大鼠为28.4%。并且随着海拔的升高肺动脉压明显增加,血管壁的增厚与平均肺动脉压呈正相关。低氧30 d的大鼠右心室/左心室+室间隔比值(RVW/LVW)为0.40~0.50,而高原鼠兔仅为0.21~0.23,这说明高原鼠兔经过自然选择已失去低氧性肺血管收缩反应,缺乏右心室肥厚。高原鼠兔在长期低氧环境下肺血管内皮细胞及平滑肌无低氧性损伤,仍能维持一氧化氮(NO)的正常释放,对维持肺血管的低张力起到了重要作用,这可能是一种遗传性适应。
3.低氧相关基因的表达
HIF-1α mRNA在高原鼠兔的不同组织中表达量也不同,肾和脑组织中表达量最高,其次是心、肺、脾、骨骼肌和肝,这与HIF-1α在大鼠的组织表达分布是完全不同的。高原鼠兔的肾和脑组织中HIF-1α的高表达可能是通过血管扩张和新生血管生成以增加局部组织供氧,从而增强其对低氧的适应能力。HIF-1α还可调节促红细胞生成素(EPO)的表达,而EPO可通过促进红细胞增殖以增加全身氧的输送,这与高原鼠兔表现出的每升血液中红细胞数较人和其他动物多的特点是一致的,这也是其适应高原缺氧的机制之一。