背景高原具有低氧、高寒、高风速、高蒸发、高辐射、气候多变等气候、地理特点,当人体进入这一区域时,由海拔高度而造成的气压差、含氧量少、空气干燥等的变化,可引起机体低血氧、氧分压下降,进而肺泡气氧分压随之下降,输送到血液中的氧量减少。因此引起身体几方面的反应:呼吸频率增加,将更多的空气吸入肺;心搏率和心输出量增加以加大经过肺和身体的动脉血流量;身体逐步增加红细胞和血红蛋白的生成,改善血液输送氧的能力。但即使进行了以上的调整,也不能使新近达到高原的人发挥应有正常的生理效能可对机体多系统产生影响,容易引发全身呼吸、神经、消化等多系统反应.目前国内外对高原病患者呼吸、循环及神经功能障碍的研究较多,但对消化系统尤其是肠黏膜屏障损伤研究较少。随着人们对肠道复杂生理功能的研究深入,注意到肠道不仅是消化和吸收营养物质的重要脏器,而且肠道还具有免疫调节、内分泌功能、黏膜屏障等功能。其中肠黏膜屏障功能(gut barrier function)已成为当前研究的热点。肠黏膜屏损伤常可导致肠黏膜屏障功能障碍,而肠黏膜屏障功能障碍可以进一步加重原发疾病的病情,甚至诱发多脏器功能不全、全身炎症反应综合征,形成恶性循环,危及生命。故在天然环境下造成高原缺氧模型基础实验研究,对其发病机制及干预措施的研究,就显得尤为迫切,也为后续的临床实验奠定了基础。目的通过建立不同海拔高度与时间点的天然环境下高原缺氧的大鼠模型,动态观察肠黏膜组织病理改变,并采用免疫组织化学方法检测缺氧相关因子的表达。明确肠黏膜保护剂Gln剂是否具有防治高原缺氧所致的肠黏膜损伤作用,进一步探讨缺氧相关因子与高原缺氧发病机制的关系。方法本研究通过建立不同海拔高度与时间点的天然环境下高原缺氧的大鼠模型,并在光学显微镜与电子显微镜下动态观察肠黏膜组织形态学的改变,并加以定量评估,运用免疫组织化学的方法检测肠黏膜中缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)及诱导型一氧化氮合酶(Induced Nitric oxide synthase; iNOS)的表达,从海拔高度与时间点两个角度探讨了高原缺氧条件对肠黏膜有无损伤及两因子在损伤中的作用机制。运用肠黏膜保护剂谷氨酰胺(Glutamine,Gln)进行干预,并以生理盐水组作为对照组,观察微观组织学参数变化及缺氧相关因子的变化,进一步评判谷氨酰胺对高原缺氧条件下损伤肠道组织转归的影响及其能否降低iNOS表达来进一步发挥在缺氧条件下对黏膜的保护作用。结果(1)成功建立了天然环境下不同海拔高度和时间点的大鼠肠黏膜缺氧模型,HE显示:高原组肠绒毛从肿胀、缩短、增粗到倒伏、融合、破损甚至断裂剥脱,固有层裸露,间质有充血,炎性粒细胞存在。其损伤程度随着海拔高度的升高与暴露时间的延长而加重。扫描电子显微镜观察显示:高原组大鼠损伤轻者小肠绒毛顶端有少量剥脱和炎性物质渗出,局部破损、破溃,严重者可见肠绒毛表面充满孔洞的蜂窝状结构;孔洞大小不一,直径10～20μm;整个小肠壁的黏膜结构已完全毁坏,仅存在结缔组织的“框架”样结构。初步证明肠黏膜在缺氧条件下的损伤随着海拔高度的增加与缺氧时间延长而加重。(2)明确缺氧相关因子缺氧诱导因子-1α及诱导型一氧化氮合酶的表达,在高原3842组(海拔高度3842m,榆中,马衔山)、高原4767m组(海拔高度4767m,可可西里,不冻泉)中肠黏膜组织中以上两因子表达量含量与平原组(海拔高度500m,陕西,西安)动态比较均呈明显上升趋势,在同一海拔高度中时间点中24h,48h,72h与平原组相比二者也逐渐增加。提示高原缺氧条件早期对肠黏膜能产生组织损伤。并可诱导肠黏膜中HIF-1α的表达增强与iNOS蛋白的表达上调,并且两者增加始终呈正相关,提示HIF-1α有可能参与了肠组织iNOS蛋白的表达过程和肠粘膜损伤。(3)肠黏膜保护剂谷氨酰胺对于高原缺氧诱导的肠黏膜损伤有保护作用。高原药物干预组24h、48h、72h组织学形态均好于同一时间点对照组,且肠黏膜中缺氧损伤因子iNOS表达比对照组低,提示谷氨酰胺有可能通过降低iNOS基因的表达,来发挥肠黏膜保护作用。结论本课题通过成功建立大鼠高原天然环境肠黏膜缺氧损伤模型,证实了高海拔缺氧对肠黏膜的损伤作用,表明HIF-1αe及iNOS在缺氧性损伤中发病机制扮演了重要角色;肠黏膜保护剂能够有效抑制缺氧损伤,与下调iNOS基因表达相关。研究结果为深入探索高原缺氧胃肠道可能的的发病机制及新的治疗方向提供了初步实验资料和理论依据。