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编号:10241710
花粉提高机体缺氧耐力以适应高原环境的研究
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1990年第2期
     作者:彭洪福 薛振声 苗芳 潘东齐 刘子明 刘中文 刘昭荣 陶顺兴

    单位:(北京军事医学科学院卫生学环境医学研究所 300050)

    关键词:花粉;缺氧症;适应;生理

    提要 用四合花粉灌喂动物进行耐缺氧实验 提要 用四合花粉灌喂动物进行耐缺氧实验。结果发现四合花粉能显著提高机体的缺氧耐力,使能量代谢以及有关酶活性的多种指标朝正常方向发展,促使代谢调节诸环节的变化有利于机体对环境的适应,防止机体内过氧化作用的主要酶活力维持在正常水平,提高脑组织及动脉血氧分压,降低氧耗量及乳酸含量。现场人体验证,证明对预防急性高山反应效果显著。

    两千年前,中医即将花粉列为养生补益的重要药物。近几十年来,国外用蜜源花粉作为营养补剂。现知花粉中含有机体生存的各种营养物质,人们称花粉为完全营养源。目前,国内将花粉作成各种制剂,用于抗衰老、增强运动员耐力,并作为多种临床疾病的治疗药物及饮料等。由于花粉具有广泛的生物功能,这些功能与机体缺氧时的功能变化有密切的关系。因此,我们进行了花粉抗缺氧作用的研究,其核心是探讨花粉对提高机体缺氧耐力,加速适应能力的作用。
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    材料与方法

    一、实验研究

    1. 花粉与整体缺氧耐力:(1)对急性缺氧耐力的影响:用减压与密闭两种缺氧模型,动物为上海种小白鼠,体重20±2g,减压高度为模拟11500~12000m;密闭用200ml密闭瓶。动物缺氧前3天灌胃给药,剂量为0.2ml(0.25g/ml)/只。(2)对间歇性缺氧耐力的影响:采用大白鼠,体重200±20g,动物每天在模拟7000m锻炼2小时,每天灌药(四种混合花粉)2ml(0.25克/ml)/只,36天后以1000米高度上升,每个高度停留10分钟,记录各高度动物存活率。

    2. 花粉对能量代谢及有关酶活力的影响:纯系大、小白鼠,灌胃法给药,缺氧实验前3天开始给药,缺氧高度为模拟8000m,时间1小时。(1)花粉对急性缺氧大鼠心肌高能化合物含量的影响:用离子交换法测定。(2)花粉对急性缺氧大鼠大脑皮层细胞膜上Na+-K+-ATP酶及Mg++-ATP酶活力的影响:用Schmalying方法测定缺氧大鼠大脑皮层细胞膜上两种酶活力[J Membr Biol 1982;69:65.]。(3)花粉对缺氧小鼠血中磷酸肌酸激酶含量的影响:测定采用一般临床测定方法。
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    3. 花粉对代谢调节的影响:(1)花粉对缺氧大鼠脑区神经介质含量影响:观察4个脑区(小脑、大脑皮层、丘脑、海马)5个神经介质[去甲肾上腺素(NE),乙酰胆碱(Ach),γ-氨基丁酸(GABA),谷氨酸(GLU)及5-羟色胺(5-HT)]在缺氧时的含量变化。测定方法:NE用高压液相色谱仪测定,Ach用生物学方法,GABA及GLU用纸上电泳法,5-HT用荧光法进行测定。(2)花粉对缺氧小鼠脑干及丘脑中亮氨酸脑啡呔(LEK)含量的影响:用放射免疫法测定。(3)花粉对缺氧小鼠肾上腺皮质酮及皮质醇含量的影响:用放射免疫法测定。

    4. 花粉对缺氧小鼠组织中超氧化物歧化酶(SOD)含量的影响:用金球汞膜电极差分脉冲伏安法进行SOD测定。

    5. 花粉对缺氧家兔大脑皮层及动脉血氧分压的影响:(1)花粉对缺氧家兔大脑皮层及海马氧分压的影响:体重2.5~3.0kg青紫蓝家兔,呼吸10%氧及90%氮混合气体90分钟,用自制氧电极插入测定组织中,连续微量血液气体分析仪并接上记录仪,连接记录组织中氧分压变化全过程。动物在缺氧前3天用灌胃方法给药,每天给药20ml (0.25g/ml)。(2)花粉对缺氧家兔动脉血氧分压影响。
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    6. 花粉对小鼠氧耗量影响:用一般临床测定方法。

    7. 花粉对缺氧小鼠血液及肌肉中乳酸含量的影响:用一般临床测定方法。

    8. 花粉对免疫功能的影响;用细胞免疫方法测定豚鼠淋巴细胞转化现象,体液免疫方法测定豚鼠血清IgG含量。

    9. 其它:测定花粉致敏及急、慢性毒性作用。

    二、现场验证

    在新疆喀拉昆仑山及西藏唐古拉山先后进行3次人体验证。验证高度新疆为5000~5380m,西藏为4000~5000m。被验证人员为18~20岁男性青年,身体健康,用双盲法进行验证,设有阳性及阴性对照,用症状学作为评价指标,被试者在试验前3~7天开始服药,直至到达终点后再继续服1~7天,每晚有专职医务人员询问并记录被试者当天高山反应发生情况。
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    结 果

    一、7种植物花粉对小鼠急性整体缺氧耐力的影响(表1)

    表1 不同植物花粉对缺氧小鼠存活率及存活时间的影响

    组别

    减压缺氧

    密闭缺氧

    动物(只)

    存活率(%)

    动物(只)

    存活时间

    对照

    73
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    4.1

    44

    36.4

    乌桕

    84

    71.4

    44

    62.5

    蒲黄

    83

    51.8

    43

    51.7
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    党参

    84

    45.2

    41

    58.6

    玉米

    35

    40.0……

    蚕豆

    35

    40.0……

    葵花

    73
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    31.5

    44

    48.6

    荞麦

    74

    29.7

    41

    49.6

    棉花

    35

    28.6……

    注:缺氧高度为模拟1200m,密闭瓶体积为200ml

    从表1可见,7种花粉抗缺氧作用虽有差别,但作用均较显著,减压缺氧存活率服药组比对照组高7~18倍,密闭缺氧存活时间与对照组相比,也有非常显著差异(P>0.001)。
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    二、花粉对间歇性缺氧大鼠在不同高度存活率的影响(表2)

    表2 口服花粉后间歇性缺氧大鼠在不同高度下的存活率(%)

    模拟缺氧

    高度(m)

    常压

    (n=10)

    缺氧对照

    (n=10)

    花粉缺氧

    (n=9)

    复党缺氧

    (n=10)
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    花粉常压

    (n=7)

    7000

    100.0

    90.0

    100.0

    100.0

    100.0

    8000

    100.0

    90.0

    100.0

    100.0
, 百拇医药
    100.0

    9000

    100.0

    90.0

    100.0

    100.0

    100.0

    10000

    90.0

    90.0

    100.0

    100.0

    90.0
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    11000

    30.0

    50.0

    66.7

    60.0

    57.1

    注:常压为未经缺氧锻炼

    从表2可见,动物在经过7000m2小时锻炼,连续36天后,缺氧耐力高于未经锻炼的动物,服药动物高于未服药动物。

    三、花粉对急性缺氧大鼠心肌高能化合物含量的影响(表3)

    表3 花粉对缺氧大鼠心肌腺核苷酸含量(μg/g湿重组织)的影响(666-1.gif (864 bytes)±S)
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    组别

    动物(只)

    ATP

    ADP

    常压

    10

    1035±222*

    864±72*

    缺氧

    10

    848±176

    703±91

    花粉
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    10

    988±82*

    855±44*

    注:* 与缺氧组对比,P<0.05;常压为未经缺氧的动物

    从表3可见,缺氧使心肌中ATP及ADP含量降低,花粉可以阻止其下降。

    四、花粉对急性缺氧大鼠大脑皮层细胞膜上Na+-K+-ATP酶及Mg++-ATP酶活力的影响

    急性缺氧时大脑皮层细胞膜上此两种酶活力显著增加(P<0.05)。在常压下,此二酶活力分别为16±3及13±5(μg/mg蛋白/小时),缺氧后分别升高至18±8及5±5,服花粉后又下降至常压水平,分别为15±6及13±4。酶活力增加可加速ATP分解。
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    五、花粉对缺氧大鼠4个脑区5个神经介质含量的影响(表4)

    表4 花粉对缺氧大鼠4个脑区5种神经介质含量的影响(666-1.gif (864 bytes)±S)

    组别

    NE

    Ach

    5-HT

    GABA

    GLU

    GLU/GABA
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    对照组Δ

    大脑皮层

    221±37

    14.9±6.2

    1.1±0.5

    7.3±4.9

    11.6±5.6

    2.2±2.1

    小脑

    277±56

    4.0±1.9

    2.3±1.0
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    4.9±3.9

    17.2±8.7

    4.1±3.1

    丘脑

    658±101**

    38.6±24.4

    4.2±0.9

    6.8±3.1

    12.6±6.7

    2.5±6.8

    海马

    311±58
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    28.0±14.0

    3.9±1.4

    5.9±1.4

    12.4±8.2

    2.7±1.5

    缺氧组

    大脑皮层

    202±75

    27.7±6.7**

    1.2±0.5

    7.3±4.7

    10.7±4.4
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    2.5±1.7

    小脑

    232±76

    24.1±11.4**

    1.6±0.6

    4.9±3.7

    14.3±4.6

    3.0±2.2

    丘脑

    631±122

    36.9±14.8

    4.4±1.3
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    6.7±2.7

    10.8±5.0

    2.2±1.7

    海马

    272±41

    36.4±20.9

    5.7±3.5

    5.5±2.5

    15.3±4.5

    2.2±1.7

    花粉缺氧组

    大脑皮层
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    190±51

    24.2±10.9*

    1.1±0.4

    6.4±2.7

    11.0±4.4

    2.2±1.3

    小脑

    256±92

    28.1±8.4**

    1.9±0.9

    6.8±3.5

    10.5±2.7
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    2.2±1.5

    丘脑

    611±99

    42.4±15.1

    3.7±0.7

    6.7±2.5

    9.4±4.4

    1.6±0.9

    海马

    269±59

    49.9±14.1

    4.9±1.7
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    16.1±8.9**

    19.7±12.7

    2.5±2.1

    注:Δ未经缺氧, * 与对照组比P<0.05, **P<0.01; 神经介质表示单位: NE、Ach、5-HT表示单位为μg/g湿重组织,GABA、GLU表示单位为μmol/g湿重

    从表4可见,缺氧时Ach分泌增加,使中枢兴奋增强,从GLU/GABA比值看到,缺氧时除大脑皮层外,比值均降低,说明中枢抑制加强,服花粉后,小脑与丘脑下降更为明显,缺氧时中枢抑制加强可提高缺氧耐力。

    六、花粉对缺氧小鼠脑干及丘脑中亮氨酸脑啡呔(LEK)含量的影响

    缺氧时脑啡呔含量下降。常压时脑干中LEK含量为48±11(pg/mg湿重)缺氧时降到36±13,两者比较,差异有显著意义(P<0.05)。服花粉后缺氧时LEK下降至32±13,与常压相比,差异有非常显著意义(P<0.01)。丘脑与下丘脑中LEK分别为45±14(常压)、42±19(缺氧)及35±12(花粉缺氧),三者差异无显著意义。
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    七、花粉对缺氧小鼠肾上腺皮质酮及皮质醇含量测定的影响

    缺氧时皮质激素明显增加,皮质酮常压时的29±20增加至41±22,皮质酮由0.42±0.14增加至0.62±0.20(P值均小于0.05)。给予花粉后,动物缺氧时皮质酮增加更明显,为58±15,与常压及缺氧时比较,P值均小于0.05,皮质酮无显著变化,为0.62±0.21。

    八、花粉对缺氧小鼠心、肝、肺中SOD含量的影响(表5)

    表5 花粉对缺氧小鼠组织中SOD含量的影响(μg/g湿重组织666-1.gif (864 bytes)±S)

    组别

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    心

    肝

    肺

    常压对照组Δ

    10

    1920±122**

    1552±176**

    1602±183

    缺氧对照组

    10

    1210±121

    836±129
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    1238±100

    缺氧花粉组

    10

    2009±148**

    1236±155*

    1346±114

    注:* 与缺氧对照比较, P<0.05;**与缺氧对照比较,P<0.01;Δ未经缺氧

    从表5可见,心及肝中缺氧时SOD含量显著降低,花粉可使其恢复或接近正常水平。

    九、花粉对缺氧小鼠大脑皮层与海马氧分压变化的影响(表6)

    表6 花粉对缺氧家兔大脑皮层及海马氧分压的影响(mmHg,666-1.gif (864 bytes)±S)
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    组别

    部位

    缺氧前

    缺氧30分钟

    缺氧60分钟

    缺氧90分钟

    对照

    海马

    12.1±2.0

    8.7±1.6

    7.2±1.3*

    6.7±1.2*

    皮层
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    34.8±4.5

    22.7±3.5*

    18.3±2.9**

    15.4±3.0**

    花粉

    海马

    21.8±6.5

    13.1±3.4

    12.8±3.4

    11.4±2.8

    皮层

    23.5±1.9
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    14.9±1.9**

    14.0±1.6**

    11.9±1.6**

    从表6可见,海马变化较小,对照组只有在缺氧60分钟后氧分压降低才有统计学上意义,花粉组虽降低,但无统计学意义。大脑皮层氧分压降低比较明显,对照组下降幅度比花粉组大。

    十、花粉对缺氧家兔动脉血氧分压的影响(表7)

    表7 花粉对家兔动脉血氧分压的影响(mmHg,666-1.gif (864 bytes)±S)

    组别
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    动物(只)

    缺氧前

    缺氧30分钟

    缺氧60分钟

    缺氧90分钟

    对照

    10

    103.2±2.0

    50.6±5.2*

    47.3±5.1*

    49.2±4.6*

    花粉

, 百拇医药     10

    104.9±4.2

    56.1±4.3*

    53.4±7.4*

    55.3±7.7*

    注: 与缺氧前比较, P<0.01

    从表7可见,缺氧30分钟时,动脉血氧分压两个组均非常显著下降,缺氧60分钟时继续下降,但辐度减小,缺氧90分钟时略有回升,花粉组以5mmHg高于对照组。

    十一、花粉对缺氧小鼠血液及肌肉中乳酸含量的影响

    缺氧使血乳酸由常压5.89mmol/L(53.08 mg/dl)增至8.98mmol/L(80.86 mg/dl),差异显著,花粉可使血乳酸降至常压水平6.21mmol/L(55.95 mg/dl)。肌肉内乳酸含量变化不明显。
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    此外,实验证实花粉能非常显著降低缺氧小鼠的氧耗量(与对照比较,P<0.001),增加豚鼠在常压时的免疫功能,不论是细胞免疫或体液免疫增加都非常显著,如T淋巴细胞转化功能由58253增至141370(CPM),IgG由8352.5增至9545.4mg/L,对缺氧动物免疫功能影响不大。未发现花粉有致敏及急、慢性毒性反应。

    十二、现场验证结果(表8,9)

    表8 喀拉昆仑山现场花粉预防急性高山反应效果观察

    时间(午)

    组别

    人 数

    百分率(%)

    无
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    轻

    中

    合计

    无

    轻

    中

    1985

    对照

    7

    10

    3

    20

    35.0

    50.0
, 百拇医药
    15.0

    复方党参

    29

    10

    3

    42

    69.0

    23.9

    7.1

    花粉

    36

    18

    1

, 百拇医药     55

    66.2

    32.7

    1.8

    1987

    对照

    7

    13

    8

    28

    25.0

    46.4

    28.6

, 百拇医药     参花花粉

    31

    9

    1

    41

    75.6

    22.0

    2.4

    花粉

    31

    13

    2

    46

    67.4
, 百拇医药
    28.3

    2.3

    注:无、轻、中代表基本无反应、轻度反应、中度反应

    表9 西藏高原现场花粉预防急性高山反应症状发生率的影响(%)

    组别

    人数

    头痛

    呕吐

    一般

    症状

    +

    ++
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    +++

    +

    ++

    +++

    对照

    58

    13.8

    3.5

    —

    —

    5.2

    —

    87.8

    花粉
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    307

    10.1

    1.0

    —

    —

    —

    —

    15.0

    注:一般症状包括状昏、恶心、心慌、胸闷、气短、失眠、厌食、无力、紫绀等

    从现场验证结果看出,花粉预防高山反应的效果是明显的,基本无反应率比对照组高2倍,中度反应率只有对照组的1/2~1/8,一般反应发生率为对照组的1/6。

    讨 论
, 百拇医药
    根据实验研究及人体验证结果,花粉实际上起了一种“致适应剂”的作用。首先,花粉对机体的影响是非特异性的,除能提高机体缺氧耐力外,还能提高机体运动能力,改善心肌功能,延缓等多方面的作用。其次,从研究中看出,花粉可使机体在不利条件因素下所出现的生理及生化上的变化转为正常或趋向正常方向发展,如花粉可使因缺氧而降低的高能化合物恢复或接近正常水平;组织中酶活力变化,如分解ATP的酶,磷酸肌酸激酶,超氧化物歧化酶等朝正常方向发展;神经介质、肾上腺皮质激素分泌、脑组织及动脉血氧分压、氧耗量都向减轻机体缺氧程度的方向发展,出现整体缺氧耐力提高。花粉还是一种无毒无致敏作用的物质。根据以上三点,我们认为花粉是一种优良的“致适应剂”。

    (1989年2月23日收稿 同年11月12日修回), http://www.100md.com