高原環境對移居大鼠子代體重及大腦的影響

龔嘎藍孜,次仁央珍,李 樂,索朗德吉,阿旺旦增*

(1.西藏大學醫學院,西藏 拉薩850000;2.拉薩市人民醫院 心內科，西藏 拉薩850000)

高原特有的低氧環境會對低海拔移居人群造成一系列不能克服高原環境的影響，包括神經、內分泌、血液、消化等系統的不適癥狀，當此類反應加重時會出現高原肺水腫或高原腦水腫等一些嚴重損傷臟器的缺氧改變從而危及生命[1-2]。目前研究指出高原病的發生跟腦缺氧密切相關，大腦是體內耗氧量最大的器官，在缺氧環境下大腦會通過一系列生理調節來維持機體的正常運行，但當缺氧超過一定的閾值后，大腦就會出現相應的病理改變，從而影響正常的生命活動[1-3]。體重是反映個體生長發育、營養狀況的重要指標，除受到自身因素的影響外，還受到環境因素的較大影響，有研究指出缺氧會導子鼠出生體重的下降[4]。目前尚未有移居高原大鼠子代出生后1周內體重及大腦改變的研究，因此，本課題通過比較低海拔與移居高原大鼠子代體重，觀察移居高原大鼠子代腦重、腦指數及形態學改變，以期為高原病的防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器及材料

石蠟切片機(LEICA RM2235德國萊卡公司)，正置顯微鏡(OLYMPUS日本奧林巴斯公司)，苦味酸，多聚甲醛(成都市科龍化工試劑廠)，水合氯醛(成都市科龍化工試劑廠)。

1.2 實驗方法

從成都達碩實驗動物有限公司購買16只8周齡Wistar大鼠(12只雌鼠，4只雄鼠)。將16只大鼠按性別隨機分為低海拔組和高海拔組，每組8只大鼠(6只雌鼠，2只雄鼠)。低海拔組大鼠在云南昆明動物研究所(1 800 m)進行對照組研究,高海拔組大鼠運往海拔3 658 m的西藏拉薩,在西藏大學高原醫學研究中心進行實驗組研究。兩組大鼠嚴格按照統一的實驗條件和實驗標準進行管理和操作。大鼠在到達各自實驗點后按3∶1雌雄比合籠受孕，待子鼠出生后用苦味酸做標記，子鼠出生后1周內每天稱體重3次取平均值記錄。從低海拔組和高海拔組子鼠中隨機取6只處死，快速取出大腦稱腦重并浸泡于4%多聚甲醛中(36 h,4℃冰箱過夜)，梯度乙醇脫水，常規石蠟包埋，然后制作切片用HE染色觀察子鼠大腦形態學改變。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 低海拔組和高海拔組子鼠體重比較

低海拔組和高海拔組大鼠均飲食正常，活動良好，孕鼠無早產、流產及死亡現象。低海拔組和高海拔組子鼠出生率接近一致，每窩平均產子分別為：11-16只和10-16只，共計產子分別為：89只(47只雄性，42只雌性)和84只(43只雄性，41只雌性)。低海拔組與高海拔組子鼠1周內死亡率分別為13.5%和22.6%(P>0.05)。低海拔組與高海拔組子鼠出生7天內體重增長分別為：2.22 g·d-1，2.15 g·d-1(P>0.05)。低海拔組子鼠出生后7天內體重均高于高海拔組(P<0.05)，見表1。低海拔組子鼠出生后7天內雌雄體重無差異(P>0.05)，高海拔組第5天雄鼠體重高于雌鼠體重(P<0.05)，其余各時間觀察點體重均無差異(P>0.05)，見表2。

表1 低海拔組與高海拔組子鼠出生7天內體重比較(g)

表2 高海拔組和低海拔組子鼠出生7天內不同性別體重比較(g)

2.2 低海拔組和高海拔組子鼠大腦重量(g)比較

低海拔組和高海拔組大鼠腦重隨著鼠齡的增加而呈增高趨勢，兩組腦重在出生第1天時無差異(P>0.05)，隨后各時間點低海拔組均比高海拔組高，且具有統計學差異(P<0.05)。低海拔組子鼠出生第3天，第7天雄鼠腦重大于雌鼠(P<0.05)，其余時間雌雄腦重無差異(P>0.05)。高海拔組子鼠從出生第1天到第6天雄鼠腦重均大于雌鼠腦重(P<0.05)，到第7天時雌雄腦重無差異(P>0.05)，見表3。

表3 高海拔組和低海拔組子鼠出生7天內不同性別大腦重量比較(g)

2.3 低海拔組和高海拔組子鼠腦指數比較

低海拔組和高海拔組子鼠出生7天內腦指數無統計學差異(P>0.05)，見表4。低海拔組第7天雄鼠腦指數大于雌鼠(P<0.05)，其余時間雌雄腦指數無差異(P>0.05)。高海拔組第4天、第6天雄鼠腦指數大于雌鼠(P<0.05)，其余時間雌雄腦指數無差異(P>0.05)，見表5。

表4 低海拔組與高海拔組子鼠出生7天內腦指數比較

表5 高海拔組和低海拔組子鼠出生7天內不同性別腦指數比較

2.4 高原移居大鼠子鼠大腦HE染色結果

與低海拔組相比，高海拔組子鼠腦組織切片顯示有缺氧改變：腦組織結構呈疏松篩網狀，可見壞死灶及空泡樣改變，有較多泡沫細胞和淋巴細胞出現。壞死灶內部分神經元細胞仍保存輪廓，胞質呈現嗜堿性增強，胞體變形，胞核溶解、固縮或消失。

3 討論

體重是反映生長發育、健康狀況的重要指標[5]，本研究發現移居高原大鼠子代出生1周內體重普遍比低海拔組子鼠體重輕，影響子鼠體重的主要因素有：母鼠的生育年齡、不同胎齡、飲食營養等[4-6]，而本研究低海拔組和高海拔組母鼠飼養溫度、濕度、飼料和飲水等均嚴格按照統一標準飼養，且所有孕鼠無早產及死亡情況，因此可能跟高原缺氧在一定程度上影響子鼠生長發育有關。這與孫薇[4]等發現高原子鼠出生體重低于平原組相符。高原環境導致機體對營養物的攝入減少、吸收下降、脂肪代謝改變，從而發生體重下降[7-8]。此外，也可能與機體在高原缺氧環境下，體內氧含量、氧運輸及利用減少相關。氧是全身各個組織器官及細胞賴以生存的基礎，尤其胚胎在宮內發育階段，此作用更為明顯，母體對胚胎的血氧供給減少將影響胎兒在宮內的發育和營養，從而體現在體重的減輕[4-6]。除高海拔組第5天雄鼠體重高于雌鼠體重外，低海拔組和高海拔組雌雄體重無差異，這說明子鼠出生1周內不同性別子鼠體重的差異不大。

本研究低海拔組和高海拔組子鼠在出生后1周內，大腦重量隨著鼠齡的增加呈增高趨勢，說明腦的發育隨體重的增加而加快。除第1天外，其余各時間點高海拔組腦重均比低海拔組低，與子鼠體重的變化趨勢一致。從性別來看，低海拔組子鼠出生第3天、第7天雄鼠腦重大于雌鼠，高海拔組子鼠從出生第1天到第6天雄鼠腦重均大于雌鼠，這可能提示雄性子鼠大腦在出生后1周內發育比雌性快。大鼠腦指數在低海拔組和高海拔組間并未發現有差異，說明子鼠在不同海拔出生生存1周后，大腦并未出現較大的生理改變。而不同性別子鼠中，低海拔組僅發現第7天雄鼠腦指數大于雌鼠，高海拔組僅發現第4天和第6天雄鼠腦指數大于雌鼠，說明在出生后7天內不同性別子鼠的腦指數沒有太大差異。

高原低氧習服不全是一種普遍發生于移居人群的疾病[1-3]。目前，高原習服不全的發病機制尚無定論，有研究顯示可能跟進入高原后的腦缺氧有關，當大腦無法達到正常的供氧水平時，發出的警報表現為：頭暈、頭疼、乏力、惡心、嘔吐等癥狀[1-3]。當上述反應加重而沒有及時吸氧或治療后，機體就會出現因缺氧而導致的各種不可逆器質性病變，從而危及生命[9-10]。本研究高海拔組子鼠大腦切片顯示腦組織存在一定程度的缺氧改變，這可能與全身各系統臟器中，大腦對缺氧最敏感，導致移居高原大鼠子鼠出生后出現大腦缺氧損傷有關。

綜上所述，本研究通過比較高海拔與低海拔子鼠體重、腦重、腦指數及觀察移居高原子鼠大腦形態學改變，初步探討高原環境對子鼠體重及大腦的影響。本研究提示高原缺氧對移居高原大鼠子鼠出生1周內體重、腦重及大腦形態學有影響，但還需進一步做分子生化、細胞生物等深入研究來探討發病機制。