低氧预适应（精选4篇）
低氧预适应 篇1
快速进驻高原地区时, 进驻人员会发生急性高原反应, 高原昏迷和高原肺水肿等情况 (acute mountain sickness, AMS) , 常见表现有厌食、头痛、疲乏、呕吐、眩晕、失眠等, 重则出现重症高原反应, 高原脑水肿、高原肺水肿等, 严重威胁到急进高原人员的生命。
统计数据显示:高原反应的发生率为60%~90%, 高原昏迷和高原肺水肿的发生率为1%~2%。在急进高原作训和作战时, 急性高原反应的发生率会更高, 造成各类军事人员活动能力受限, 进而影响部队战斗力。西藏某部在军事演习中统计的数据显示:高原适应不全症的发病率可达23%~32%。
虽然机体对高原环境具有强大的习服适应能力, 但这种能力是有一定限度的;机体在短时间缺氧后, 对继发缺氧性损伤具有很强的抵御和保护效应。机体对低氧环境的适应能力可以通过预缺氧的方式加快建立机体习服机制。
低氧预适应能够有效促进高原习服的行程, 是一种通过自身保护机制来提高缺氧耐力的有效方法。具体措施是通过一次或多次低氧刺激 (短暂、非致死性) , 使机体获得的对继发低氧性损伤的耐受性。
由于高原地区进行实地训练难度较大, 实现起来颇费人力, 财力, 特别是阶梯式上升训练需要的时间很长, 所以大多采用模拟舱内间歇性低氧方式进行低氧预适应训练。这种方式也可以提高机体低氧通气反应和低氧工作能力, 从而降低急性高原病的发生, 与高原环境实地训练效果相似。
与进驻高海拔地区实地持续低氧暴露训练不同, 采用模拟舱内间歇性缺氧预适应训练可以产生明显的习服效应。这种训练每次低氧暴露时间相对较短, 采取的缺氧程度相对较高, 可根据所要到达的目的地高度设定相应的氧分压。通过对人员暴露在低氧阶段中的状态研究, 确定预适应产生的习服效果与训练状态, 保障习服建立程度的科学性。
据Sen Gupta研究报道:经过中间海拔高度, 进行连续的体力锻炼可以改善缺氧耐力和中枢神经系统的活动能力, 最终研究结果表明中间海拔高度适应足够长的时间, 结合体力锻炼比单纯适应或单纯海平面体力锻炼的效果均好。Miller等人的研究表明, 预缺氧能够显著增强小鼠对随后的大脑缺血性损伤的抵抗作用和保护效应。大量研究也证明了预缺氧对集体具有保护效应。巴塞罗那大学利用减压舱在模拟间断性缺氧, 缺氧过程中辅以低强度运动, 可改善通气功能, 从而促进对高原的习服。Khotoshin研究表明, 连续的间歇性低氧训练使呼吸系统调节机能增强, 可以提高机体在低氧状态下的肺通气功能, 保证机体维持在一个较正常的水平。
还有研究资料推荐了间歇性暴露法 (IAE) , 即间歇性接触高原低氧环境以使机体发生代偿性适应性变化, 能更有效降低AMS的发病率和严重程度。研究显示间歇性常压低氧训练 (INH) 可增强机体对低氧环境的适应性, 有助于增强被试者的低氧耐力。
国内研究成果表明, 低氧预适应可显著降低快速进入高海拔地区后的急性高原病的发病率, 减轻急性高原病症状, 并可显著提高进入高原后的劳动能力。
适应性运动锻炼是目前国内外公认的预防急性高原病、促进高原习服的有效措施。在平原地区坚持大运动量、长时间耐力性的体格锻炼, 可提高机体对高原环境的习服能力。研究结果表明, 在海拔2000~2500m地区结合阶梯习服的适应性体格锻炼, 习服效果更为显著。缓慢阶梯间断性缺氧复合运动锻炼, 可显著改善机体心肺功能, 提高劳动能力。高原医学研究表明, 配合适当运动训练, 对于促进高原习服具有重要积极意义。
国内已建成若干个大型模拟高原低压舱的建造, 均可实现10000m以内模拟高原常温低压和低温低压, 最多可容纳26人同时进行高原运动训练, 广泛应用于高原医学基础研究和高原低氧习服适应性研究。该类型模拟舱造价昂贵, 均为固定装备单元, 适合于高原医学基础研究工作。
虽然目前对高原低氧习服预适应有着大量的研究, 但有关预缺氧增强机体缺氧耐受性的机制目前尚不十分清楚。因此, 探索新的高原低氧预适应方法将是高原医学关注的焦点。
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低氧预适应 篇2
吕国蔚教授上世纪60年代发现小鼠经间断急性重复密闭低氧处理后,对低氧的耐受性随低氧的次数的增加而递增[2]。急性重复密闭低氧引起脑内众多物质发生变化,其中具有脑保护作用的一些物质发生上调,而具有脑损伤作用的物质发生下调[3]。Fas-L是调节细胞凋亡的重要分子,有“死亡分子”之称,但其在急性重复低氧预适应中的作用尚无报道。本工作研究Fas-L表达在急性重复低氧小鼠海马中的变化,探讨急性重复低氧预适应形成脑保护过程中神经细胞凋亡的情况。
1 材料与方法
1.1 动物模型复制 Bal b/c近交系雄性小鼠,6～8周龄,体重18～22g,属清洁级动物,由军事医学科学院提供。按以前报道复制模型[3], 即将小鼠置于含有新鲜空气、经过标定的150mL 广口瓶内,以橡皮塞密闭,记时。动物一旦出现喘呼吸(低氧耐受极限标志),立即取出,转移到另一相同体积、含有新鲜空气的广口瓶内,密闭,记录低氧耐受时间,依此类推共进行4次低氧实验。实验分H0、H1、H4三组,H0为正常对照组,H1为低氧1次组,H4为重复低氧4次组。随后立即断头取脑,剥离海马。
1.2 Western Blot 将海马置冻存管液氮冻存,然后移入裂解液中,用超声粉碎仪匀浆,用BCA法进行总蛋白定量,加入5×上样缓冲液,配制样品,100℃加热10min变性。从上述各组样品中分别取75μg的总蛋白上样,用8%SDS-PAGE、4℃、20mA电泳,当指示剂溴酚蓝电泳到分离胶时调节电流为30mA继续电泳3.5h;随后立即于4℃、400mA条件下通过湿转法将蛋白从SDS-PAGE胶上转移到硝酸纤维素(NC)膜上,转膜5h;将NC膜用TBS(10mmol/L Tris-Cl, pH7.5, 250mmol/L NaCl )振摇漂洗10min,10%脱脂牛奶封闭1h,再用TTBS(10mmol/L Tris-Cl, pH7.5, 250mmol/L NaCl, 0.25% Tween-20)振摇洗膜3次,每次10min;NC膜与用TTBS稀释的Fas-L多克隆抗体(1∶500)或β-actin单克隆抗体(1∶400)常温下孵育4h,用TTBS洗膜,方法同上,再与用TTBS稀释的二抗孵育1h, TTBS洗膜,方法同上;ECL试剂1∶1混合与膜反应均匀,约5min。在暗室中与X光片曝光5～20min,再将胶片置于显影液和定影液各2min后观察。
1.3 统计学处理 结果以
2 结果
2.1
不同低氧次数对小鼠耐受时间的影响见图1,由图可见随低氧次数的增加小鼠的低氧耐受性增强。
2.2
Western blot结果表明,Fas-L在 H0、H1和H4组中均有表达,以β-actin为内参,计算各组蛋白质的相对丰度值。H0、H1和H4组Fas-L的相对丰度分别为0.86±0.10、1.13±0.21、0.91±0.16(n=5)。Fas-L蛋白在低氧后增加,低氧预适应后又向基础水平回落,见图2、图3。
3 讨论
低氧/缺血可以影响神经细胞的正常生理功能,严重时会造成神经细胞的死亡。低氧/缺血条件下在非神经细胞中表达的死亡诱导配体(death-inducing ligands,DILs)都涉及到细胞凋亡过程,DILs包括Fas-L (APO-1L/ CD95-L)、肿瘤坏死因子(TNF)相关凋亡诱导配体(TRAIL/APO-2L)以及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等[4]。Martin-Villalba等[5]研究显示成年大鼠脑缺血后Fas-L表达使神经细胞凋亡,抑制其表达则可以有助于细胞的生存。Fas是细胞表面的蛋白受体分子,是肿瘤坏死因子受体超家族成员之一,Fas-L是TNF家族Ⅱ型膜蛋白,Fas与Fas-L相互作用,将凋亡信号引入细胞内,激活caspase信号系统,引起细胞凋亡。
小鼠通过急性重复低氧可以在短时间内获得预适应,其低氧耐受时间随低氧次数的增加而增加。在重复低氧过程中,脑中一些化学物质的活性或含量以及气体/能量代谢都发生了变化[6,7],进而维持细胞生存。在此过程中,脑损伤物质如兴奋性氨基酸(谷氨酸等)下调[3]。而Fas-L是已经明确参与神经细胞凋亡的分子,如其表达下调,对于神经细胞生存有重要作用。
本研究发现三组小鼠海马组织中都检测到Fas-L,本实验观察到H1组小鼠海马组织内Fas-L水平较H0组和H4组显著增加,而H4组又向基础水平回落。有文献报道正常条件下大脑中检测不到Fas-L[5],与本研究中H0中可以检测到Fas-L结果不同,而Minogue等[8]研究结果则与本报道相同,即常氧条件可以检测到Fas-L。大量研究显示,低氧/缺血可以增加Fas-L表达,与本实验H1组结果相一致。而低氧预适应组海马组织中Fas-L没有因为低氧次数增加而增加,相反其蛋白量与H0组之间没有显著差异。我们先前研究大脑皮层细胞线粒体超微结构发现,H1组使线粒体发生肿胀,而H4组使线粒体的结构又得到恢复[9]。因此由Fas-L和线粒体亚显微结构变化可知,低氧预适应形成的脑保护抑制神经细胞凋亡,Fas-L降低可能是预适应形成并参与脑保护的重要环节。
低氧/缺血预适应是个复杂的细胞和组织过程,具有保护作用的分子如VEGF的上调及具有损伤作用的物质如Fas-L下调对生物个体的生存是至关重要的[10]。低氧/缺血细胞应急应答中涉及c-Jun N末端激酶/应急激活蛋白激酶(stress-activated proteinkinases ,JNK/SAPKs)活化。随后JNK/SAPKs转位进入核内通过磷酸化激活c-Jun转录因子,进而诱导c-Jun/AP-1靶基因表达,Fas-L即为其靶基因之一。本研究只探讨了低氧预适应对Fas-L的影响,要进一步明确Fas-L的变化原因,需对JNK/SAPKs信号通路做深入研究,通过揭示低氧预适应可能机制将对高原医学、运动医学和航天医学做出贡献。
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低氧预适应 篇3
1 研究资料
本次研究选取了三个不同海拔下的绵羊种类:海拔4 500m左右的西藏曲松绵羊;海拔2 500 m左右的云南丽江绵羊和海拔1 500 m左右的云南腾冲绵羊, 通过颈静脉采血的方式来测量其血常规指标, 按照每头绵羊采血5 m L的指标进行, 同时分析其血液生理学特性。
2 试验方法
2.1 血液生理指标
血液生理指标是血液学研究工作中的主要内容, 对于生物健康状况和疾病发现具有显著的效果, 为研究提供了重要的数据。具体方法为:将血样混匀, 并利用血液细胞分析仪进行血液生理指标的测定。指标包括四项:红细胞数量 (RBC) 、红细胞比容 (HCT) 、血红蛋白含量 (HGB) 、红细胞平均体积 (MCV) 。
2.2 血流变指标
将血样混匀, 采用血流变测试仪进行血流变指标的测定。指标包括四项:血浆黏度、纤维蛋白原、红细胞聚集指数、卡松黏度。
3 数据统计
本次研究的数据采用SPSS14.0统计学软件进行分析。
4 研究结果
通过表1可以看出, 血液生理指标方面, 在RBC、HCT、HGB对比上, 西藏曲松绵羊要明显高于其他两种, MCV上要更低;血流变指标对比上, 西藏曲松绵羊的血浆黏度和纤维蛋白原都要明显少于其他两种。详情见表1、表2所示。
5 研究结果分析
通过研究可以看出, HGB的水平随着海拔的提升而增加, 原因在于空气中的含氧量会随着海拔的提升而减少, 因而可以得出结果。高原低氧是HGB变化的主要原因。本次研究中, 西藏曲松绵羊的HGB、RBC等指标也要明显更低, 这说明这两项指标的提升是适应高原低氧环境的条件, 提升生物血液的携氧能力。同样, 在之前的研究中, 南美安第斯山脉附近的驼类也有相似的地方, RBC指标也基本相似, 这说明本次研究结果与之前得出的结论是基本一致的。这说明西藏曲松绵羊的HGB、RBC等指标在长期的适应过程中达到了最佳状态, 充分适应了高海拔环境。
而表2数据结果表明, 西藏曲松绵羊的血液黏稠度要更高, 说明红细胞在低氧条件下的聚合程度更高, 而西藏曲松绵羊通过纤维蛋白原的降低来维持RBC和HGB等的相对平衡, 从而维持血液的正常流通, 而这一过程就是适应高原低氧环境的过程。而西藏曲松绵羊的红细胞变形能力相比而言相对低下, 原因在于红细胞的衰老情况严重。虽然细胞会一直衰老, 但是新增殖的细胞会代替死亡的细胞, 所以低氧环境刺激了红细胞的增加, 刺激造血, 使得RBC指标提升, 让红细胞的增殖到衰老再到死亡的频率显著提升。
在不适应低氧环境的生物体内, 长期频繁除去高原低氧状态会导致红细胞增生, 引发红细胞增生症[3]。而藏羊通过自身血液的调节, 使得其在海拔高的环境下保证血红蛋白水平的相对低下, 减少了红细胞过度增殖产生了不良影响, 起到了严密的保护作用[4]。综上所述, 西藏曲松绵羊的RBC、HGB等指标的增加是保证在高海拔条件下血液的携氧能力, 保证自身的氧气需求, 在长期的低氧环境中生存并适应下来。
摘要：低氧适应是指在高原生活的人或动物, 为了适应高原环境而产生了生理形态方面的改变。而为了研究臧羊在低氧条件下的血液生理学特性, 以此为基础展开了此次研究。通过对不同海拔地区的三种藏羊进行血液检测, 并进行数据分析, 以确定其血液生理学特性。而研究结果也表明, 藏羊的携氧能力通过增加血红蛋白和红细胞数量来提升, 以适应高原环境。
关键词：藏羊,低氧适应,血液生理学特性
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低氧预适应 篇4
1 材料
采集成年绵羊颈静脉血样本5 m L, EDTA抗凝, 存放于冰盒中, 带回实验室12 h内检测完毕。样品信息见表1。
2 方法
2. 1 血液生理指标的测定
轻轻混匀血样, 采用BC - 2800Vet型兽用全自动血液细胞分析仪测定血液生理指标, 包括: 红细胞数 ( RBC ) 、血红蛋白含量 ( HGB ) 、血细胞比容 ( HCT) 、红细胞平均体积 ( MCV) 、红细胞平均血红蛋白含量 ( MCH) 、红细胞平均血红蛋白浓度 ( MCHC) 、红细胞分布宽度变异系数 ( RDW) 共7 项。
2. 2 血流变指标的测定
轻轻混匀血样, 采用ZL1000P系列半自动血流变测试仪测定血流变指标。每个样品吸取400 μL测定全血黏度; 另吸取1 200 μL放于离心管中3 000 r / min离心, 吸取200 μL血清用于其他血流变指标的测定, 包括血浆黏度、全血低切相对指数、全血高切相对指数、红细胞聚集指数、红细胞聚集系数、卡松黏度、红细胞内黏度、低切流阻、中切流阻、高切流阻、纤维蛋白原、屈服应力、全血中切相对指数共13 项。
2. 3 数据的统计处理
所有数据用统计软件SAS 9. 2 进行统计处理。
3 结果与分析
3. 1 血液生理指标
血液生理指标是血液学研究的主要内容, 是诊断疾病、判断动物健康状况的重要依据[3]。不同海拔高度绵羊的各项生理指标见表2 和图1 ~ 4。
由表2 可以看出, 西藏曲松绵羊血液RBC、HGB、HCT、RDW均极显著高于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔) 绵羊 ( P < 0. 01) 。由图1 和图2 可以看出: 三个不同海拔地区绵羊的血液RBC、HGB、HCT和RDW均有随着海拔升高而呈逐步升高的趋势, 但增加幅度和规律不同, HGB和HCT表现为逐渐增高, 而RBC表现为西藏曲松绵羊 ( 海拔4 700 m) 急剧增高。由图3 和图4 可以看出:西藏曲松绵羊MCV、MCH均极显著低于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔) 绵羊 ( P < 0. 01 ) 。MCV、MCH均表现出先升高到一定数值再降低的趋势, 但变化的幅度和规律不同。
注: 同行数据肩标大写字母不同表示差异极显著 ( P < 0. 01) , 小写字母不同表示差异显著 ( P < 0. 05) , 相同表示差异不显著 ( P >0. 05) 。
3. 2 血流变指标
血流变是通过各项指标来反映血液的浓稠性、血浆黏滞性、血细胞聚集性和血细胞的凝固性[4]。不同海拔绵羊的血流变指标见表3 和图5 ~ 7。
注: 同行数据肩标大写字母不同表示差异极显著 ( P < 0. 01) , 小写字母不同表示差异显著 ( P < 0. 05) , 字母相同表示差异不显著 ( P >0. 05) 。
由表3 可以看出, 西藏曲松绵羊的血浆黏度、纤维蛋白原浓度和红细胞内黏度均极显著低于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔) 绵羊 ( P < 0. 01) 。由图5可以看出: 血浆黏度和纤维蛋白原浓度表现出先升高到一定数值再降低的趋势。而西藏曲松绵羊的全血低切相对指数、全血高切相对指数、全血中切相对指数、卡松黏度、低切流阻、中切流阻、高切流阻和屈服应力均极显著高于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔) 绵羊 ( P < 0. 01) , 卡松黏度、低切流阻、中切流阻、高切流阻表现出随着海拔升高逐渐升高的趋势 ( 见图6和图7) 。西藏曲松绵羊 ( 高海拔) 和云南丽江绵羊 ( 中海拔) 的红细胞聚集指数和红细胞聚集系数差异不显著 ( P > 0. 05) , 与云南腾冲绵羊 ( 低海拔) 绵羊差异显著 ( P < 0. 05) 。
4 讨论与结论
1) 有研究表明, 海拔越高, 空气中含氧量越低, HGB水平就越高, 海拔高度与HGB水平呈正相关, 高原低氧环境是影响HGB水平变化的主要因素[5]。在本试验中, 高海拔地区的西藏曲松绵羊的RBC、HGB极显著 ( P < 0. 01 ) 高于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔地区) 绵羊, 且表现出HGB随着海拔升高而升高的趋势, 也相应地使HCT升高。RBC和HGB的增加直接提高了单位体积血液的携氧能力, 以适应高原低氧环境。
2) 试验中西藏曲松绵羊的MCV极显著 ( P <0. 01) 低于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔地区) 绵羊, RDW极显著 ( P < 0. 01) 高于云南丽江和云南腾冲 ( 中低海拔地区) 绵羊, 因为西藏曲松绵羊需要减小红细胞的体积和增加红细胞的大小来缓冲RBC、HGB、HCT升高导致的血液黏度升高, 保证血液流通性和氧气运输效率。叶润蓉等[6]研究发现, 高原鼠兔红细胞数目高、体积小, 红细胞膜表面积大, 气体的扩散量增多, 红细胞内的血红蛋白能充分地进行O2和CO2交换, 有足够多的HGB参与摄氧、携氧和释氧。董宏彬等[7]研究发现, 南美安第斯山的驼类也具有高的RBC, RBC体积较小且呈椭圆形, 这都与本研究结果基本一致。且有研究表明, 最佳的HGB应该是在正常值的上限, 过高则会增加血液黏度, 降低血流速度[8]。西藏曲松绵羊的HGB有可能处于能适应该低氧环境的最佳状态, 但其RBC急剧增大, 这可能就是西藏曲松绵羊的红细胞MCH和MCHC低于中海拔地区的云南丽江绵羊甚至低于低海拔地区的云南腾冲绵羊的原因。
3) 本试验中, 西藏曲松绵羊的低切流阻、中切流阻、高切流阻和卡松黏度都极显著 ( P < 0. 01) 高于中低海拔地区的云南丽江和云南腾冲绵羊, 说明西藏曲松绵羊的血液黏稠度高。而且全血低切相对指数极明显 ( P < 0. 01) 高于中低海拔地区的云南丽江和云南腾冲绵羊。全血低切相对指数反映红细胞聚集程度, 说明在低氧条件下红细胞有较强的聚集能力, 导致全血黏度增加, 而高海拔绵羊的血浆黏度和纤维蛋白原极明显 ( P < 0. 01) 低于中低海拔绵羊。说明当西藏曲松绵羊表现出血液黏度高时, 其通过降低纤维蛋白原浓度和血浆黏度来缓冲RBC、HGB、HCT带来的血液黏度升高, 保证血液的流通性, 它的这种自身调节过程即是低氧适应过程。屈服应力是血液自身所具有的一种应力, 当推动血液流动的切应力, 即外力超过血液自身的屈服应力时, 血液才开始流动。西藏曲松绵羊血液的屈服应力极显著大于中低海拔地区的云南丽江和云南腾冲绵羊 ( P < 0. 01) , 说明其血液黏稠度高, 屈服应力也相应增高, 因为屈服应力的大小反映了血液的内在组成和结构, 如果出现血液黏稠度升高、免疫球蛋白过多等情况, 血细胞间形成非常牢固的三维缗钱体结构, 血液则需要一个较大的力才能使牢固的缗钱体三维结构解体而产生流动, 此时需要屈服应力过大。另外, 西藏曲松绵羊的全血高切相对指数极显著高于中、低海拔地区的云南丽江和云南腾冲绵羊 ( P ﹤ 0. 01) , 全血高切相对指数反映红细胞变形能力, 高切指数高说明红细胞变形能力差。红细胞的变形性, 在血液循环中, 尤其是在微循环中起着重要的作用[9], 反映红细胞通过毛细血管时细胞的变形能力的强弱, 西藏曲松绵羊的红细胞变形能力差, 笔者认为可能是衰老的红细胞增多引起的, 因为衰老红细胞的变形性明显降低, 但这并不影响其他正常红细胞在微循环中的作用, 这是由于生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡, 同时又有新增殖的细胞来代替它们。动物体内的红细胞就是这样, 每分钟要死亡数百万至数千万之多, 同时, 又能产生大量新的红细胞递补上去。而且低氧环境刺激肾脏促红细胞生成因子的分泌增加, 导致红细胞生成素增多, 刺激骨髓造血, RBC数目及HCB含量增多。西藏曲松绵羊RBC增大也相应增大了衰老红细胞的比例, 加快了红细胞生成到消亡的频率, 这可能是西藏曲松绵羊高切相对指数高于中低海拔地区的云南丽江和云南腾冲绵羊的原因。
综上所述, 西藏曲松绵羊的RBC数目和HCG含量增多是为了在低氧条件下增加单位体积血液的携氧能力, 保证对机体的供氧。但西藏曲松绵羊的RBC数目、HCG含量、HCT升高会引起血液黏稠度升高, 血流变的高切流阻、低切流阻、中切流阻等指标也说明了这点。西藏曲松绵羊会通过减小红细胞的体积和降低纤维蛋白原浓度、血浆黏度等这一系列的低氧适应过程来降低血液黏稠度, 保证血液运氧时的通畅性, 使西藏曲松绵羊能够在低氧环境下保证对机体的供氧, 以适应低氧生存环境。
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