背景与目的:随着经济发展和西部大开发的推进,国家对高原人群的健康日渐关注。心血管疾病作为全球的头号死因,是降低社会生产力,增加经济负担的首要疾病,也是影响我国高原人群健康的主要疾病。血管内皮是许多心血管疾病及其危险因素作用的重要靶器官。血管内皮具有屏障作用;同时,血管内皮作为体内最大的内分泌系统可分泌多种物质维持血管正常结构和功能,其中一氧化氮(nitric oxide,NO)是临床评定内皮功能的重要指标。NO由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)催化其底物左旋精氨酸生成,具有扩张血管、抑制血小板的聚集与激活、抑制中性粒细胞与单核细胞对血管壁的浸润与吸附、抑制血管平滑肌细胞增殖和抗血栓形成,调节血管张力、维持血管稳态及血管内皮正常功能的心血管保护作用。高脂血症等危险因素可降低循环血中NO含量,引起血管内皮结构损伤和内皮依赖性舒张功能障碍,启动心血管疾病的发生与发展。NO亦是高原低氧适应与习服的重要指标。低氧适应或习服的高原世居者或移居者血浆内NO含量适应性的升高,可扩张血管,减小外周阻力,增加血流量,使组织的氧供增加,保持人体正常的功能,以代偿低氧的影响。伴随高原旅游业日益兴旺,低海拔地区人群前往高原地区的数量不断增加;加上慢性呼吸系统疾病的高发,不仅高原世居、移居、迁徙人群,而且更多的人受到低氧的影响。对于高原人群,低压低氧的自然环境是不可改变的因素,对机体组织器官的功能、代谢等产生着广泛的影响,且单纯慢性低氧即可引起高脂血症。同时,高原低温低氧的环境特点,也使得高原人群饮食习惯发生改变,高脂饮食现象普遍,增加了高原人群高脂血症的发生率。使得低氧环境人群暴露于高脂血症的威胁增多。高脂血症可引起血管内皮功能障碍,启动心血管疾病的发生,是心血管疾病公认的危险因素。高脂饮食或高脂血症是否会引起或加重低氧环境机体的血管内皮损伤?高脂饮食或高脂血症对低氧环境机体(高原低氧环境人群或慢性缺氧性疾病如冠心病、慢性阻塞性肺部疾病等致体内低氧人群)是否亦为危险因素?目前尚无定论。本研究通过检测低氧及低氧联合高脂饮食不同时间点大鼠主动脉内皮型一氧化氮合酶(endothelial NOS,e NOS)m RNA及蛋白表达、诱导型一氧化氮合酶(inducible NOS,i NOS)m RNA表达、血浆NO含量及离体主动脉血管环内皮依赖性舒张功能,以期明确高脂饮食对低氧环境大鼠主动脉内皮功能的影响及其过程与机制。方法:将72只雄性清洁级SD大鼠(购于中国药科大学,南京,海拔10 m)随机分为三组:低氧(H)组、低氧联合高脂饮食(H+HFD)组与基线(BL)组,因为本研究的目的是探讨高脂饮食对低氧环境大鼠血管内皮功能的影响,而不是低氧与高脂饮食两个因素的交互作用,所以未设置常氧联合高脂饮食组。但为了观察低氧组的变化,将在南京常氧环境的大鼠作为BL组进行对照。BL组大鼠(8只)于南京即刻取材,其他两组大鼠运至西宁市(海拔2260 m),并即刻放入低压氧舱,模拟海拔5000 m的持续性低压低氧环境,H+HFD组大鼠灌服脂肪乳剂(10 ml/kg/d,每日1次),H组大鼠灌服等体积的生理盐水,普通饮食。H组与H+HFD组分别于实验1、2、3、4周取材,每组每个取材时间点实验动物为8只。采用无创鼠尾血压检测仪检测大鼠血压及心率。腹腔注射乌拉坦麻醉大鼠,下腔静脉取血,取主动脉,并分离周围结缔组织,制备血管环,采用体外恒温组织浴槽及多导生理记录仪进行体外血管环实验,检测内皮依赖性血管舒张功能及非内皮依赖性血管舒张功能,同时检测NOS底物左旋精氨酸(L-arginine,L-arg)或抑制剂Nω硝基L精氨酸甲酯(Nω-Nitro-L-Arginine Methyl Ester,L-NAME)对内皮依赖性血管舒张功能影响。用(全自动)血细胞分析仪测定全血血红蛋白(hemoglobin,HGB)浓度,HE染色主动脉病理切片,用光学显微镜观察主动脉结构变化,采用荧光实时定量PCR方法检测主动脉e NOS与i NOS的m RNA表达水平,用Western blot法检测各组大鼠主动脉e NOS蛋白表达水平,采用硝酸还原酶法检测血浆NO水平,分别用TBA法与WST-1法检测血浆丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力。采用终点法和直接法检测血浆甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TCH)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)和低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)含量。结果:从实验2周起,高脂饮食明显降低低氧大鼠心率,并使2周及4周血浆TCH及LDL浓度明显升高(P<0.05)。低氧大鼠血浆NOx含量于整个实验进程中均明显高于BL组(P<0.05),并逐渐降低。联合高脂饮食使低氧大鼠血浆NOx含量明显降低(P<0.05)。光学显微镜观察HE染色病理切片显示,H+HFD组大鼠呈早期、加重的主动脉内皮与平滑肌损伤。H组大鼠于低氧1、2周时,主动脉仅表现为内皮细胞肿胀,平滑肌细胞轻度增生等较轻微的损伤,至4周时,表现局部内膜小片状脱落,平滑肌细胞局部胞浆空泡变。而H+HFD组大鼠于实验2周时即可见局部内膜片状脱落,平滑肌细胞细胞核变圆,局部胞浆空泡变,至实验3、4周出现局部内膜大片脱落,平滑肌细胞大量增生,细胞核变圆,胞浆空泡变,细胞排列紊乱等更严重的病变。高脂饮食明显降低低氧环境大鼠主动脉血管环对乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)的内皮依赖性舒张功能,这种舒张可完全被NOS抑制剂L-NAME阻断,NOS底物L-arg可改善H+HFD组大鼠主动脉血管环的舒张功能,并抵消其与H组大鼠的区别。实时定量PCR结果显示,H组大鼠主动脉e NOS m RNA表达均明显高于BL组(P<0.05)。高脂饮食明显降低低氧大鼠1周及2周e NOS m RNA表达水平(P<0.05)。e NOS蛋白表达与e NOS m RNA的变化趋势基本一致。与H组比较,H+HFD组大鼠1周、2周、3周的主动脉i NOS m RNA表达水平无明显变化(P>0.05)。低氧大鼠从2周起,血浆MDA含量明显高于BL组(P<0.05)。联合高脂饮食并未引起低氧大鼠血浆MDA含量的进一步增加,且4周时MDA含量明显降低。血浆SOD活力的变化与MDA含量变化趋势基本一致。结论:1.高脂饮食引起低氧环境大鼠主动脉内皮结构损伤及内皮依赖性血管舒张功能障碍。2.高脂饮食引起低氧环境大鼠主动脉内皮功能障碍的主要机制是高脂饮食钝化了低氧环境大鼠血浆NOx的代偿性升高。3.高脂饮食降低低氧环境大鼠主动脉e NOS m RNA与蛋白表达、降低血浆L-arg活性是其钝化血浆NOx代偿性升高的主要原因。4.高脂饮食并未加重低氧环境大鼠的氧化-抗氧化系统失衡,可能不是引起血浆NOx含量降低及主动脉内皮功能障碍的主要原因。