冯恩志　黄宁侠　杨生岳　殷和　田忠新　张瑛



·论著·

高原低氧性肺动脉高压与肺血管内皮功能的相关性研究

冯恩志黄宁侠杨生岳殷和田忠新张瑛

810007 西宁，解放军第四医院兰州军区呼吸内科中心

【摘要】目的探讨高原低氧性肺动脉高压(HPH)与肺血管内皮功能的关系。方法选择由平原进驻高原的健康男性官兵80例，年龄18～25岁。进入高原前和进入高原后2 d、30 d、60 d、90 d，分别测定平均肺动脉压(mPAP)、血清低氧诱导促有丝分裂因子(HIMF)、低氧诱导因子-1α(HIF-1α)、血管内皮生长因子(VEGF)、血浆内皮素-1(ET-1)和一氧化氮(NO)含量。结果入高原后2 d，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平明显高于入高原前，NO含量水平明显低于入高原前，(均P<0.01)；但 入高原后2 d的mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平明显低于入高原后30 d，60 d和90 d，NO水平则明显高于入高原后30、60、90 d(均P<0.01)；入高原后各指标30 d与60 d和60 d与90 d比较无统计学意义(均P>0.05)。入高原后2 d，mPAP与HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1呈显著正相关(r=0.568、0.664、0.616、0.598)，与NO呈显著负相关(r=-0.608)，(均P<0.01)。结论HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1和NO可能共同参与了HPH的发生发展，高原HPH的发生与肺血管内皮功能受损有密切关系。

【关键词】低氧性肺动脉高压；低氧诱导促有丝分裂因子；低氧诱导因子；血管内皮生长因子；内皮素；一氧化氮；高原地区

平原人暴露于高原地区后，机体为了提高在低氧环境下氧的有效利用，以习服低氧环境的需要，常发生一系列代偿性生理性变化来携带更多的氧气供组织利用。平原人暴露于高原早期，低氧主要引起肺血管收缩反应，使肺循环阻力增加，肺动脉压升高[1-2]。随着在低氧环境暴露时间的延长，肺血管结构重塑，肺动脉压持续升高，形成持续性低氧性肺动脉高压(hypoxia pulmonary artery hypertension, HPH)，个别人可发生高原肺动脉高压症(高原心脏病)[3-5]。低氧诱导促有丝分裂因子(hypoxia-induced mitogenic factor, HIMF)是由低氧小鼠肺组织分离出的一种分泌蛋白，主要分布于支气管上皮细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞、肺血管等部位，具有肺组织的特异性，在HPH形成中有刺激肺血管收缩、肺动脉平滑肌细胞增殖、血管再生及调节与肺血管重塑等多种作用[6]。低氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor, HIF)是组织细胞在缺氧条件下的关键转录因子，调控多种与缺氧相关因子的表达，在传递缺氧信号过程中发挥重要作用[7]。HIF-1α转录活化的一个重要靶基因是血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF),并可诱导VEGF的表达，VEGF是促进新生血管形成的重要调节因子。内皮素-1(endothelin-1, ET-1)是最强的缩血管物质，可引起肺血管收缩和血管平滑肌细胞增殖，导致肺动脉高压。一氧化氮(nitric oxide, NO) 为作用较强的舒血管物质，能明显舒张肺血管，降低肺动脉压。目前有关HPH与上述细胞因子的关系主要见于动物实验，而在对高原现场和在高原不同时间点的人体研究尚少见。

本研究对由平原进入高原驻训部队的官兵，在进入高原前和进入高原后不同时间点测定其平均肺动脉压(mean pulmonary arterial pressure, mPAP)、血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO水平的变化，旨在探讨高原HPH的发生与肺血管内皮功能的关系，为干预HPH提供理论基础。

对象与方法

一、研究对象

本研究为前瞻性随机对照研究，应用随机数字表法选择2015年6月至9月由平原(海拔400 m)进驻高原(海拔4 300 m)驻训的部队健康男性官兵80名，年龄18～25岁，平均(21.6±3.1)岁。进入高原前在平原和进入高原后2 d、30 d、60 d、90 d，分别测定mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO浓度。

二、研究方法

1. mPAP测定： 采用彩色多普勒超声心动图仪(康柏RT-6800型)测定肺动脉血流频谱的右室射血前期时间(RVPEP)与肺动脉血流加速时间(AT)，RVPEP是从心电图Q波起点到肺动脉收缩期血流频谱起点的时间，AT是从肺动脉收缩期血流频谱起点 到达峰值速度的时间。mPAP(mmHg)=42.1(RVPEP/AT)-15.7[8]。

2. 血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO测定：取空腹静脉血8 ml，置于含10% 二乙胺四乙酸二钠(EDTA-Na2) 30 μl抑肽酶30 μl的抗凝试管中，离心(4 ℃，离心半径8 cm，3 000 r/min，离心10 min)后分别取血清和血浆，置于-30 ℃冰箱内贮存待测。血清HIMF、HIF-1α、VEGF采用双抗体夹心酶联免疫法(ELSIA)测定，血浆ET-1测定采用放射免疫法测定，NO测定采用硝酸还原酶法。HIMF试剂盒由北京冬歌生物科技有限公司提供，HIF-1α、VEGF、ET-1和NO试剂盒由北京东亚免疫技术研究所提供。严格按试剂盒说明书的操作步骤进行。

三、统计学方法

结　　果

一、 进入高原后2 d与进入高原前mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO水平的比较

进入高原后2 d，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平明显高于进入高原前，NO水平明显低于进入高原前，有显著统计学意义(均P<0.01)，见表1。

二、 进入高原不同时间点mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO水平的比较

进入高原后2 d，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平明显低于入高原后30 d、60 d、90 d，NO水平明显高于进入高原后30 d、60 d和90 d，有显著统计学意义(均P<0.01)，但进入高原后30 d与60 d和60 d与90 d比较无显著统计学意义(均P>0.05)，见表2。

表1　进入高原后2 d与进入高原前mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO水平的比较

注：mPAP：平均肺动脉压；HIMF：低氧诱导促有丝分裂因子；HIF-1α: 低氧诱导因子-1α；VEGF：血管内皮生长因子；ET-1：内皮素-1；NO：一氧化氮

表2　进入高原不同时间点mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF和血浆ET-1、NO水平的比较

注：与进入高原后30 d、60 d、90的比较，aP<0.01

三、 进入高原后2 d mPAP与HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1、NO的相关性分析

经Pearson直线相关分析，mPAP与HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1呈显著正相关(r=0.568、0.664、0.616、0.598)，与NO呈显著负相关(r=-0.608)(均P<0.01)。

讨　　论

HPH发生的两个主要环节是低氧性肺血管收缩反应(hypoxic pulmonary vasoconstriction, HPV)和低氧性肺血管重塑(hypoxic pulmonary remodeling, HPSR)，前者主要发生在急性缺氧时，后者则出现在慢性缺氧时[9-10]。ET-1能引起肺血管强烈收缩及血管平滑肌细胞增殖，使肺血管阻力增加，进而导致肺动脉高压。而NO则是较强的舒血管物质，具有明显降低肺血管阻力和肺动脉压的作用，同时还能抑制ET的合成及前列腺素F2α引起的肺血管收缩。ET和NO以血管内皮为基本生成位点，内皮损伤可影响它们的生成，二者可反映内皮功能的变化。正常情况下，舒/缩血管因子比例保持平衡，才不会发生肺动脉高压。如果缩血管细胞因子增高和/或舒血管细胞因子降低即二者的比例失衡，则必然导致肺动脉高压。Kanazawa等[11]研究报道，大鼠暴露于低压低氧环境下，ET-1在肺内的生成增加，对肺动脉高压的形成起重要作用。在HPH形成中HIMF是重要的细胞因子样生长因子，它的主要作用使肺动脉平滑肌细胞增殖及无肌性肺细小动脉肌化，在HPSR形成过程中发挥重要的生物学效应[3,8-9]。贺洪军等[14]研究表明，大鼠低氧时HIF-1α通过转录激活的方式上调其下游靶基因的表达，参与HPH的肺血管重塑，HIF-1α系HPSR中调控靶基因表达的关键分子开关。HIF-1α转录活化的一个重要靶基因为VEGF，并可诱导VEGF的表达，后者是促进新生血管形成的重要调节因子，参与HPH的形成过程。体外研究发现，缺氧环境可快速而强烈刺激VEGF的表达，给大鼠气道内灌注HIMF蛋白可引起气道上皮细胞和肺泡Ⅱ型上皮细胞大量生成VEGF[15]。

本研究结果显示，平原人暴露于高原2 d与暴露高原前的平原比较，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平明显升高，NO水平明显降低(均P<0.01)；暴露高原30 d与暴露高原2 d比较，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平进一步升高，NO水平进一步降低(均P<0.01)，但暴露高原30 d、60 d和90 d之间差异无显著性(均P>0.05)。表明平原人暴露高原低氧环境2 d时，mPAP随着血管活性细胞因子的变化而升高，暴露高原2 d至30 d时，这些变化进一步加重，但此后随着在高原低氧环境停留时间的延长，mPAP和血管活性因子未见明显进行性变化，而达到稳定状态。本研究显示，平原人暴露于高原初期，受低氧刺激使ET-1合成、分泌增多和NO的合成、分泌减少，同时HIMF、HIF-1α、VEGF的合成、分泌也增多，使其含量增加。早期以缩血管因子增加和舒血管因子减少而引起舒/缩血管因子失衡，从而导致以HPV为主的HPH。此时的HIMF、HIF-1α、VEGF含量升高，推测可能是受低氧刺激的反应性改变。随着在高原低氧环境停留时间的延长，慢性持续性低氧刺激使HIMF、HIF-1α、VEGF持续性升高，这可能在后期的HPSR中发挥重要作用，从而导致持续性HPH。

本研究结果还显示，mPAP与HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1呈显著正相关，与NO呈显著负相关(均P<0.01)。提示mPAP随着HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1水平的升高和NO水平的降低而升高，HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1和NO共同参与了HPH的发生发展，HPH的发生与肺血管内皮损伤和功能失调有密切关系。

综上所述，平原人暴露高原2 d时，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平明显升高，NO水平明显降低；暴露高原2 d至30 d时，mPAP、血清HIMF、HIF-1α、VEGF、血浆ET-1水平进一步升高，NO水平进一步降低；此后随着在高原低氧环境停留时间的延长，mPAP和血管活性因子维持稳定状态。HPH早期以HPV为主，后期以HPSR为主。HIMF、HIF-1α、VEGF、ET-1和NO可能共同参与了HPH的发生和发展，HPH的发生与肺血管内皮损伤和功能失调密切相关。

参考文献

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(本文编辑：王亚南)

冯恩志，黄宁侠，杨生岳，等. 高原低氧性肺动脉高压与肺血管内皮功能的相关性研究[J/CD]. 中华肺部疾病杂志： 电子版， 2016， 9(3)： 248-251.

DOI：10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.03.003

基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2009BA185B003)

通讯作者：杨生岳，Email: ysyday@163.com

中图法分类号：R563

文献标识码：A

Corresponding author：Yang Shengyue, Email：ysyday@163.com

(收稿日期：2016-03-21)

Investigate the relationship between the hypoxia pulmonary artery hypertension and pulmonary vascular endothelial function at high altitude

FengEnzhi,HuangNingxia,YangShengyue,YinHe,TianZhongxin,ZhangYing.CenterofRespiratoryMedicine,the4thHospital,LanzhouCommand,PLA,Xining810007,China

【Abstract】ObjectiveTo assess the relationship between the hypoxia pulmonary artery hypertension (HPH)and Pulmonary vascular endothelial function at high altitude. MethodsEighty healthy officers and sildiers leaving low altitude area to high altitude area were rolled for study，all of them were male, aged 18-25 years. Levels of mean pulmonary arterial pressure (mPAP), hypoxia-induced mitogenic factor (HIMF), hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), vascular endothelial growth factor (VEGF), endothelin-1 (ET-1) and nitricoxide (NO) were measured respectively before entering plateau and on 2 days, 30 days, 60 days, and 190 days after entering plateau. ResultsAt 2 days after entering plateau, level of mPAP, serum HIMF, HIF-1α, VEGF, plasma ET-1 were significantly higher, and plasma NO was significantly lower than those of before entering plateau. At 2 days after entering plateau, level of mPAP, serum HIMF, HIF-1α, VEGF, plasma ET-1 were significantly lower, and plasma NO was significantly higher than those of 30 days, 60 days and 90 days after entering plateau(all P<0.01), there were no significantly differences between which 30 days and 60 days, 60 days and 90 days (all P>0.05). At 2 days after entering plateau, mPAP was positively correlated with HIMF, HIF-1α, VEGF and ET-1(r=0.568, 0.664, 0616, 0.598, respectively), and was positively correlated with NO(r=-0.608)(all P<0.01). ConclusionHIMF, HIF-1α, VEGF, ET-1 and NO may sect1icipated in the pathogenesis of HPH together, the occurrence of HPH has closely correlated with injury of pulmonary vascular endothelial function at high altitude.

【Key words】Hypoxia pulmonary artery hypertension;Hypoxia-induced mitogenic factor;Hypoxia-inducible factor;Vascular endothelial growth factor;Endothelin;Nitricoxide;High altitude area

青海省应用基础研究计划项目资助(2011-Z-710)