高壓氧的中樞神經系統效應與神經遞質的相關性

周靜 張亞楠（通訊作者）

（1 上海市瑞金康復醫院內鏡室 上海 200011）

（2 海軍軍醫大學特色醫學中心研究部潛水與高氣壓醫學研究室 上海 200433）

高壓氧是指讓機體呼吸壓力高于1 個大氣壓（1 ATA）的純氧，以達到增加機體組織內氧含量（張力）的目的。實踐和研究表明，高壓氧對于缺血性和出血性腦卒中，創傷性顱腦損傷、一氧化碳中毒遲發性腦病等神經系統疾病具有確切和良好的治療效果。它可以通過改善組織缺氧狀態這一核心機制，進而通過改善有氧代謝，矯正酸中毒，減輕水腫，改善微循環，促進組織再生；以及促進體內氣泡縮小和消失，抑制厭氧菌生長繁殖等機制達到治療目的[1]。但隨著氧分壓的升高，它也會對中樞神經系統產生不良的作用。當氧分壓超過3 ATA 時，高壓氧對中樞神經系統的不利影響就會表現出來，稱為中樞神經系統氧中毒（CNS oxygen toxicity）[2]。

神經遞質是在神經系統中傳遞神經沖動的內源性化學物質，對于維持神經系統正常的活動和功能具有極其重要的作用。常見的神經遞質按照化學性質分為：氨基酸類，胺類，膽堿類，嘌呤類等，各類神經遞質在神經系統中有序地組成在一起，共同維系著神經系統復雜、多樣的活動。一旦神經遞質出現代謝紊亂，必將引起神經系統正常的生理功能出現失調，誘發各類神經系統的疾病[3]。

基于高壓氧作用的普遍性和神經遞質在神經系統中的特殊重要地位，可以推斷，高壓氧必然會對各類神經遞質的代謝及其功能發揮產生顯著影響，高壓氧對神經系統的各種效應，包括有利的治療作用和不利的毒性作用，也必然與其對神經遞質的影響有非常密切的聯系。

1.高壓氧的治療作用與神經遞質的相關性

1.1 與氨基酸類神經遞質的相關性

高壓氧治療可從多種途徑對繼發性腦損傷產生治療作用。高壓氧預處理能有效調節腦組織的能量代謝，降低中樞神經系統興奮性神經遞質（如谷氨酸）含量，減輕興奮性毒性，從而抑制繼發性腦損傷的發生和發展。楊鈞等報道早期高壓氧聯合標準大骨瓣開顱術治療重型顱腦外傷，可顯著提升治療效果，并且高壓氧的治療效果與其抑制興奮性氨基酸類神經遞質的毒性作用有關[4]。

1.2 與胺類神經遞質的相關性

王強等探討了高壓氧治療對創傷性腦水腫形成和發展過程中的腦內單胺類神經遞質的影響，結果發現，腦損傷后腦內單胺神經遞質的過量釋放，是創傷性腦水腫發展的重要因素之一，高壓氧治療能改善腦組織缺氧，降低腦組織中單胺遞質的含量，減輕腦水腫[5]。裴裴等報道了高壓氧聯合抗抑郁藥物對腦卒中后抑郁癥患者血清神經遞質含量的影響，結果表明，腦卒中后抑郁患者接受高壓氧聯合抗抑郁藥物治療，可有效增加單胺類神經遞質表達量并均衡機體內環境穩態[6]。

1.3 與膽堿類神經遞質的相關性

楊杰華等研究了高壓氧治療對大鼠腦小血管病（CSVD）模型的腦皮質及海馬區乙酰膽堿（Ach）表達的影響，以及治療前、后大鼠學習記憶功能改善的情況。結果發現，高壓氧治療能維持腦皮質及海馬區神經遞質Ach處于穩定水平，對改善大鼠學習、記憶功能具有重要作用[7]。

2.高壓氧的毒性作用與神經遞質的相關性

高壓氧對中樞神經系統的毒性作用主要表現為興奮性毒性，所影響到的神經遞質也主要是與中樞興奮—抑制平衡相關的遞質。

2.1 與氨基酸類神經遞質的相關性

具有興奮作用的谷氨酸和具有抑制作用的γ-氨基丁酸（GABA）是有關中樞神經系統氧中毒研究中兩類最受關注的氨基酸類神經遞質。目前總體認為，長時間過高壓力的高壓氧暴露可導致腦內谷氨酸含量顯著增加，GABA 含量顯著降低，致使興奮—抑制平衡被破壞，最終導致毒性發作[8]。

2.2 與胺類神經遞質的相關性

持續過高壓力的高壓氧暴露會激起體內強烈的氧化應激反應，因此中樞神經系統氧中毒也是一種應激反應。與應激發反應密切相關的腎上腺系統與氧中毒發作也密切相關，腎上腺素、去甲腎上腺素等都是明確的中樞神經系統氧中毒誘發因素[9]。

2.3 與一氧化氮（NO）氣體類神經遞質的相關性

高壓氧暴露時，會激活腦內神經元型一氧化氮合酶（nNOS），使腦組織內NO 含量顯著升高，進而會抵消高壓氧的縮血管效應，使腦血流量顯著增加，從而使到達組織的氧量增加，促發氧中毒。NO 還可以與超氧陰離子（O2ˉ）快速反應生成毒性很強的過氧亞硝酸鹽（ONOOˉ），進而通過其強大的硝化和氧化能力對體內的分子和結構產生破壞作用，導致氧毒性發作。

2.4 與嘌呤類神經遞質的相關性

近年的研究表明嘌呤類神經遞質與中樞神經系統氧中毒發作也有非常密切的關系。高壓氧暴露可對腦組織內腺苷的代謝產生顯著影響，導致腺苷含量顯著升高，而ATP、ADP 和AMP 等腺苷的磷酸化產物的含量則顯著減少。各種增加腦內腺苷含量的措施，包括給予外源性腺苷，抑制腺苷代謝的酶，或腺苷A1 受體激動劑等，都可以有效對抗中樞神經系統氧中毒的發生[10]。

3.總結

綜上，關于高壓氧的各種中樞神經系統效應與中樞神經系統各類神經遞質的關系的研究還相對較少。深入探討它們之間的相關性，將有助于拓展和優化高壓氧在臨床疾病治療中的應用，也有助于找到更好的預防措施以對抗其對機體的不利影響。