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背景及目的:预适应是指预先给予机体某种刺激可以使机体产生对有害因素的耐受性或适应性。以往的研究发现,缺血预适应和药理性预适应对机体组织器官的缺血性损伤有较好的保护作用,但是缺血预适应存在的伦理道德问题以及药理性预适应存在的毒副作用问题限制了其在临床应用,而高压氧(Hyperbaric oxygen,HBO)因为其应用方便而副作用少有可能也被作为一种干预因素用于预适应的研究。本研究利用模拟急进高原大鼠颅脑打击伤模型,初步探讨了高压氧预适应对实验性高原颅脑损伤的作用。方法:1. 126只成年雄性SD大鼠随机分为三组,平原组(n=42)、高原组(n=42)和高压氧预适应组(n=42),每组又分为假手术对照组(n=21)和致伤组(n=21),各假手术对照组只开骨窗不行颅脑打击,平原致伤组直接按改进Feeney落体撞击法制作颅脑打击伤模型,高原致伤组在低压氧舱内模拟高原环境3天后制作颅脑打击伤模型,而高压氧预适应致伤组则先在高压氧舱内行高压氧预适应5天再在低压氧舱内模拟高原环境3天再制作颅脑打击伤模型。2.监测血常规、血气分析及血糖,采用Longa评分法进行大鼠神经功能缺损评分,应用Moor DRT4型激光多普勒血流测定仪(Laser doppler flowmetry,LDF)和LIXCOX CMP型组织氧分压监测仪(Tissue oxygen pressure monitor,TOPM)分别监测局部脑血流(regional cerebral blood flow,rCBF)和脑组织氧分压(Pressure of brain tissue oxygen,Pbto2)变化。3.采用Elliot干湿重法测量脑皮层和脑干组织含水量,通过光镜及透射电镜(Transmission electronic microscope,TEM)观察大鼠颅脑打击伤后的病理形态学变化。4.应用免疫组织化学方法(Immunohistochemistry,IHC)观察脑内蛋白基质金属蛋白酶-9(Matrix metalloproteinase-9,MMP-9)和脑红蛋白(Neuroglobin,NGB)的表达变化情况。结果:1.平原致伤组、高原致伤组和高压氧预适应致伤组之间血常规RBC(6.1±1.4,7.2±1.1和7.3±0.6)、HB(117±10.6,135±12.5和137±8.2)和血气分析PH(7.37±0.01,7.35±0.03和7.32±0.07)、PCO2(45.8±3.1,46.0±7.0和42.2±4.9)均无显著的差别(P>0.05);PO2高原致伤组(73±9.4)较平原致伤组(90±12.5)明显下降(P<0.05);与平原致伤组血糖(14.64±3.85)相比,高压氧预适应致伤组(7.72±2.21)和高原致伤组(8.35±2.70)明显下降(P<0.01和P<0.05)。2.高原致伤组神经功能缺损评分最高(1.57±0.53),高压氧预适应致伤组次之(0.71±0.49),平原致伤组最低(0.57±0.79);与相应假手术对照组相比各致伤组rCBF均非常显著降低(P<0.01),与平原致伤组(109.82±3.26)和高压氧预适应致伤组(109.54±3.01)相比,高原致伤组rCBF(105.23±2.1)下降明显(P<0.05);与相应假手术对照组相比,各致伤组Pbto2均显著降低(P<0.01),高原致伤组Pbto2(13.25±1.11)较平原致伤组(15.13±1.16)和高压氧预适应致伤组(14.89±1.12)显著下降(P<0.05)。3.各致伤组脑皮层及脑干组织含水量均较相应假手术对照组显著升高(P<0.01),高原致伤组分别与平原致伤组和高压氧预适应致伤组相比脑皮层组织含水量(86.24±0.52,84.44±0.18和84.60±0.37)和脑干组织含水量(80.78±0.42,77.82±0.29和78.21±1.18)均非常显著升高(P<0.01)。4.光镜显示各假手术对照组脑组织形态、结构正常,高原致伤组可见大片细胞坏死,神经元和胶质细胞明显减少,间质高度水肿,可见点片状出血,高压氧预适应致伤组和平原致伤组损伤较高原致伤组减轻;电镜显示各假手术对照组脑组织超微结构正常,高原致伤组可见神经元线粒体明显肿胀,内质网呈空泡状,数量减少,毛细血管周围间隙明显扩大,管腔受压,红细胞淤积,基膜膜性结构破坏断裂,血管周围可见红细胞渗出,高压氧预适应致伤组和平原致伤组损伤较高原致伤组减轻。5.免疫组织化学MMP-9染色在各假手术对照组大鼠双侧脑组织见少量散在阳性表达或不表达,致伤后表达明显增多,其中高原组分别与平原组和高压氧预适应组相比MMP-9阳性细胞数(92.25±8.85,67.33±6.42和74.42±6.27)均非常显著升高(P<0.01)。NGB染色在各假手术对照组均可见表达,其中高原组分别与平原组和高压氧预适应组相比NGB阳性细胞数(72.58±2.67,67.00±3.41和68.50±1.41)显著增多(P<0.01和P<0.05);致伤后,各致伤组与相应假手术对照组相比表达均非常显著减少(P<0.01),而各致伤组之间NGB阳性细胞数(52.08±4.73,54.25±3.78和57.50±3.71)没有显著的差异(P>0.05)。结论:1.本实验条件下低压氧舱能成功模拟海拔4000米高原环境,大鼠置于低压氧舱(舱内压力维持在61.6Kpa,相当于海拔4000m高原)内3天后采用改进Feeney落体撞击法可以成功建立急进高原环境大鼠颅脑打击伤模型。2.高原致伤组与平原致伤组相比,神经功能缺损评分明显上升,组织病理损伤明显加重,提示高原颅脑损伤伤情比平原明显加重。3.高压氧预适应致伤组与高原致伤组相比,神经功能缺损评分明显下降,脑皮层及脑干组织含水量明显降低,组织病理损伤亦明显减轻,提示高压氧预适应对高原颅脑损伤动物具有保护作用,可以减轻伤情,改善预后。4.高压氧预适应致伤组与高原致伤组相比,MMP-9表达明显减少,血脑屏障的损伤明显减轻,脑皮层及脑干组织含水量亦明显降低,rCBF和Pbto2升高,提示高压氧预适应对高原颅脑损伤保护的作用机制可能与抑制MMP-9的表达、改善rCBF和Pbto2有关。