慢性低氧时牦牛和迁饲黄牛血液肝酶指标的变化及其与ACE/ACE2的相关性*

刘凤云， 胡 琳， 李愈娴， 刘世明， 唐永平， 祁生贵， 杨 蕾， 吴天一

(科技部省部共建高原医学国家重点实验室， 青海高原医学科学研究院， 西宁 810012)



慢性低氧时牦牛和迁饲黄牛血液肝酶指标的变化及其与ACE/ACE2的相关性*

刘凤云， 胡 琳， 李愈娴， 刘世明， 唐永平， 祁生贵， 杨 蕾， 吴天一△

(科技部省部共建高原医学国家重点实验室， 青海高原医学科学研究院， 西宁 810012)

目的：探讨长期慢性高原暴露时不同海拔牦牛(Yak)及黄牛(Cattle)血液主要肝酶指标变化及其与ACE/ACE2比值的相关性。方法：采集青海不同地区的牦牛血样，按海拔高度分为3 000 m、3 500 m、4 000 m及4 300 m等4个组，同时采集高山迁饲黄牛(2 500 m)及低海拔黄牛(1 300 m)血液，利用全自动血液生化分析仪测定谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、胆碱酯酶(CHE)、谷氨酰胺转移酶(GGT)、碱性磷酸酶(ALP)、血清脂肪酶(LPS)水平，并测定血清血管紧张素转化酶(ACE)、ACE2水平，利用单因素方差分析法分析不同海拔高度的牦牛之间，及高山迁饲黄牛和低海拔黄牛之间上述肝酶指标的差异性，并对三种牛血清中肝酶指标与ACE/ACE2比值的相关性进行分析。结果：与低海拔相比，4 000 m组及4 300 m组牦牛血清ALT单项升高较显著, 而AST、CHE、GGT、ACE/ACE2比值等指标在不同海拔牦牛血清中无明显变化。与低海拔黄牛相比，高山迁饲黄牛血清中AST、CHE活性显著升高，LPS、ACE活性显著降低，尤其是ACE/ACE2比值降低近2倍。相关性分析表明，牦牛血清LPS水平与ACE/ACE2比值显著相关(r=0.357,P<0.01),低海拔黄牛ALP水平与ACE/ACE2比值显著相关(r=0.418,P<0.05)，但ACE/ACE2比值的改变对肝酶指标改变的最大贡献率仅为17.5%。结论：长期慢性低氧时高山土生牦牛血液肝酶活性受海拔高度影响不明显，黄牛血清肝酶活性随海拔变化较明显，这些变化与ACE/ACE2比值变化无实际相关性。

高原；牦牛；黄牛；肝酶；ACE/ACE2比值；低氧适应

肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system, RAS)是体内调节神经体液和心血管功能的主要系统，研究表明肝脏也存在局部RAS[1]。血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)和ACE2是此系统中的相互对立的一对核心枢纽，对调节心血管功能具有重要作用。长时间的低氧可导致ACE和ACE2之间的比例失衡，从而引起肺动脉高压、体循环增压及水钠潴留等一系列局部组织器官的缺氧性损害[2]，而缺氧引起的肝损害可以通过血清肝酶谱的变化而反映出来[3]，但不同海拔高度的土生动物和迁饲动物的肝酶指标变化如何?与ACE/ACE2比值有何关系并不清楚。

牦牛(yak)是青藏高原上典型的高山土生动物，可以生存于海拔5 000 m以上[4]。经过长期自然选择，已获得了稳定的高原低氧适应。黄牛(cattle)是平原土生动物，迁饲高原后对低氧十分易感，难以生存在海拔3 000 m以上。在高海拔可罹患肺动脉高压而发生心力衰竭称为胸档病(brisket disease)[5]。本文通过比较不同海拔高度的牦牛，及迁饲高原黄牛和低海拔黄牛血清主要的肝酶代谢的变化来阐述慢性高原缺氧时不同牛群肝酶代谢的特点，及其与血清ACE/ACE2比值的相关性。

1 材料与方法

1.1 动物与分组

牦牛组：按产地海拔高度不同分为3 000 m、3 500 m、4 000 m及4 300 m组，合称牦牛组(Yak)；高山迁饲黄牛组(cattle living plateau)：为70年代末从山东引进的西门塔尔牛与当地黄牛的杂交品种，迁饲地海拔2 500 m；低海拔黄牛组(cattle living low)：为甘肃省平凉市当地秦川牛，饲养地海拔1 300 m。

1.2 检测方法与指标

牛颈动脉放血处死时收集血液，置于5 ml真空促凝采血管中于3 000 r/min离心10 min后吸出上清液，利用全自动血液生化分析仪进行谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、门冬氨酸转氨酶(aspertate aminotransferase,AST)、胆碱酯酶(cholines-terase，CHE)、γ-谷酰胺转移酶(gamma glutamyl transferase， GGT)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、血清脂肪酶(serum lipase，LPS)、血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme，ACE)、ACE2水平的测定，仪器型号OLYMPUS AU400。

1.3 统计学处理

采用SPSS 17.0统计软件包，组间比较采用单因素方差分析，相关性检验用双侧Pearson 相关性检验。

2 结果

2.1 不同海拔高度牦牛肝酶指标及ACE/ACE2比值的变化

方差分析结果表明，随着海拔升高，ALT和AST水平有逐渐升高的趋势，其中3 000 m组、3 500 m组与4 000 m组的ALT水平差异显著(P<0.05)。但不同海拔之间的ALT、AST/ALT没有显著性差异。3 500 m组牦牛血清ALP含量显著低于3 000 m组(P<0.05),其余各组未见显著性差异。不同海拔高度牦牛血清CHE、GGT含量并无显著性差异。随着海拔的升高，牦牛ACE含量有逐降低趋势，除3 500 m组显著低于3 000 m组外(P<0.01)，其余各组未见显著性差异；ACE2、ACE/ACE2在不同海拔的牦牛血清中均未见显著性差异(表1)。

2.2 迁饲黄牛、低海拔黄牛肝酶指标及ACE/ACE2比值的变化

统计结果表明，与低海拔黄牛比较，高山迁饲黄牛血清中AST水平显著升高(P<0.01)，但两者的ALT/AST比值无显著性差异；CHE水平显著升高(P<0.01), LPS水平明显降低(P<0.01))。高山迁饲黄牛的ACE水平明显降低(P<0.05), ACE2水平显著升高(P<0.05),ACE/ACE2值较低海拔黄牛降低近2倍，差异有显著性意义(P<0.01，表2)。

Tab. 1 Content variation of liver enzyme indicators in yak at different ±s)

ALT: Alanine aminotransferase; AST: Aspertate aminotransferase; GGT: gamma glutamyl transferase; CHE: Cholinesterase; ALP: Alkaline phosphatase; LPS: Serum lipase; ACE: Angiotensin converting enzyme

*P<0.05vs3 000 m group;#P<0.05vs3 500 m group;△P<0.05vs4 000 m group

LiverenzymeCattlelivingplateau(n=22)Cattlelivinglow(n=39)ALT(U/L)29．17±5．8631．62±11．05AST(U/L)107．20±18．0482．41±17．41∗∗AST/ALT3．77±0．743．07±1．97CHE(U/L)149．77±39．29119．15±36．10∗∗GGT(U/L)27．91±27．1221．56±8．11ALP(U/L)140．00±58．05139．95±80．59LPS(U/L)9．96±5．3967．13±7．08∗∗ACE(U/L)67．23±24．7794．93±50．18∗ACE2(U/L)17．21±8．5912．80±6．34∗ACE/ACE24．36±2．108．04±5．20∗∗

ALT:Alanine aminotransferase; AST: Aspertate aminotransferase; GGT: gamma glutamyl transferase; CHE: Cholinesterase; ALP: Alkaline phosphatase; LPS: Serum lipase; ACE: Angiotensin converting enzyme

*P<0.05,**P<0.01vscattle living plateau group

2.3 牦牛、迁饲黄牛、低海拔黄牛肝酶与ACE/ACE2比值的相关性分析

对3个不同牛群的血清肝酶和ACE、ACE2活性进行Pearson相关性(双侧)分析，统计结果表明，牦牛血清ACE/ACE2比值与LPS水平显著相关，低海拔黄牛的ACE/ACE2比值与ALP水平显著相关，迁饲黄牛的ACE/ACE2比值与肝酶指标无相关(表3)。

Tab. 3 Relationship among levels of serum ACE/ACE2and liver enzyme indicators in yak and cattle

LiverenzymeYakrnCattlelivingplateaurnCattlelivinglowrnALT(U/L)0．021620．031180．09037AST(U/L)0．074620．166180．08537AST/ALT0．124620．05518⁃0．07437CHE(U/L)0．23862⁃0．04218⁃0．01837GGT(U/L)⁃0．095590．380180．03037ALP(U/L)0．134620．404170．41837LPS(U/L)0．35761⁃0．304170．26937

ALT: Alanine aminotransferase; AST: Aspertate aminotransferase; GGT: gamma glutamyl transferase; CHE: Cholinesterase; ALP: Alkaline phosphatase; LPS: Serum lipase; ACE: Angiotensin converting enzyme

3 讨论

肝脏是人体代谢的枢纽, 血供不足、缺氧等因素可引起肝组织氧化应激水平提高及肝损害[6]。文献报道，在高原缺氧环境下，肝脏组织结构及酶活性均发生改变，而不同的海拔高度其缺氧严重程度有明显的差别[7]。本文统计结果显示,与低海拔相比，4 000 m组及4 300 m组牦牛血清ALT单项升高较显著(4 300 m组因例数太少，与其他组没有显示出差异，但趋势明显), AST也有随海拔升高的趋势，说明极高海拔(4 000 m及以上)的生长环境才会引起牦牛肝细胞膜通透性轻至中度改变，使仅存于胞质内的ALT 释放至血液, 致ALT升高,而主要存在于线粒体和胞浆中的AST却无明显改变。但是牦牛各组AST和AST/ALT比值却无显著性差异，CHE、GGT也无明显变化, 说明血清ALT升高可能是机体为了适应高原低氧而出现的少量代偿性增加，并没有因此造成肝细胞损伤而影响肝功能。ALP及LPS与胆汁淤积和营养状况相关，在牦牛各海拔组之间的变化并无规律，说明海拔高度并不是影响它们的主要因素。高原人体的研究也显示出一致的结果，即高原世居人的肝功能正常，特别对氧的利用及合成糖元增强，以保证运动状态下的能量供应，是重要的高原适应途径[8]。

有研究表明处于适应水平的高原世居人群整体适应中肝脏代谢对保证能量供应、高原劳动和高原体能均起着重要作用，与习服水平的初到高原者是有很大不同的[9]。迁饲黄牛到达高原时间较牦牛短，在高原只生活了几十年，其肝酶水平发生了什么改变呢？我们的结果表明，与低海拔黄牛比较，其血清AST升高，ALT、AST/ALT值无显著性改变，即在中度海拔(2 500 m)时黄牛肝细胞膜通透性就发生了严重改变，使线粒体和胞浆中的AST释放入血。此改变与前述土生牦牛不同(极高海拔牦牛ALT升高显著)，低氧对迁饲黄牛的损害可能更大。迁饲黄牛CHE水平高于低海拔黄牛，GGT、ALP无显著性改变。CHE是乙酰胆碱水解酶，有报道缺氧将增加胆碱酯酶的释放，降低ACH水平，导致大鼠神经元形态学损害[10]。本文结果与此趋同。说明尽管黄牛迁饲高原几十年，其仍然没有完全适应高原环境。

本文尝试从肾素-血管紧张素系统中ACE和ACE2的活性变化及这种变化与各肝酶活性的相关性来阐述这些差异的产生。在缺氧环境下经典肾素- 血管紧张素系统(循环RAS)被激活， ACE基因表达上调，导致ACE和ACE2之间的比例失衡[2，11]，使动脉血管顺应性降低，阻力增加。我们的研究结果显示不同海拔之间牦牛ACE/ACE2比值无显著性差异，说明牦牛拥有更好的血管顺应性，ACE/ACE2处于良好的动态平衡中，海拔对其血清ACE-ACE2活性无显著性影响。迁饲黄牛与低海拔黄牛相比，ACE活性显著降低，ACE2显著升高，ACE/ACE2显著降低近2倍，说明迁饲黄牛为了更好适应高原慢性缺氧环境，其血管顺应性要优于低海拔黄牛，这可能是迁饲黄牛习服高原的标志。那么在牦牛ACE-ACE2系统变化中肝酶活性变化有着怎样的贡献呢?从3种牛类血清肝酶活性水平与血清ACE/ACE2比值的相关性分析中，我们可以看到虽然牦牛血清ACE/ACE2比值与LPS水平显著相关，低海拔黄牛的ACE/ACE2比值与ALP水平显著相关，但ACE/ACE2比值的改变对肝酶指标改变的最大贡献率分别仅为12.7%和17.5%，而迁饲黄牛的ACE/ACE2比值与肝酶指标完全无关，说明此3种牛血清中ACE-ACE2的变化与肝酶水平改变无关。

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Effect of altitude chronic hypoxia on liver enzymes and its correlation with ACE/ACE2in yak and migrated cattle

LIU Feng-yun, HU Lin, LI Yu-xian, LIU Shi-ming, TANG Yong-ping, QI Sheng-gui, YANG Lei, WU Tian-yi△

(National Key Laboratory of High Altitude Medicine, Ministry of Sciences and Technology, Qinghai High Altitude Medical Research Institute,Xining 810012, China)

Objective: To investigate the difference of liver enzyme levels and its correlation with serum ACE/ACE2among yak and cattle on Qinghai-Tibetan plateau, and to further explore the biochemical mechanism of their liver of altitude adaptation. Methods: The serum samples of yak were collected at 3 000 m, 3 500 m, 4 000 m and 4 300 m respectively, meanwhile the serum samples of migrated cattle on plateau (2 500 m) and lowland cattle (1 300 m) were also collected. The levels of alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), cholinesterase (CHE), gamma glutamyl transferase(GGT)， alkaline phosphatase (ALP), serum lipase (LPS), angiotensin converting enzyme(ACE), angiotensin converting enzyme-2(ACE2)in serum were measured by using fully automatic blood biochemical analyzer. We analysed the differences of the above enzymes and its correlation with ACE/ACE2. We used one way analysis of variance (ANOVA). Results: The levels of ALT in 4 000 m group and 4 300 m group of yak increased significantly compared with other groups, there were no statistically significant differences in AST, CHE, GGT, ACE/ACE2levels of yaks at different altitudes. As compared to lowland cattle, the serum levels of AST and CHE were increased, the level of LPS and ACE was decreased significantly, respectively, and especially, the ratio of ACE/ACE2of migranted cattle reduced nearly two times. The levels of LPS were significantly correlated to the ratio of ACE/ACE2in yak(r=0.357,P<0.01), and a high correlation between ALP and ACE/ACE2in lowland cattle(r=0.418,P<0.05), But the biggest contribution rate of the ratio of ACE/ACE2was only 17.5% for the changes of the levels of liver enzyme.Conclusion: The results indicated that with the altitude increased did not significantly influence the changes of liver enzymes’ activities in mountainous yaks but not in cattle. However, all above these changes weren’t actually correlated to the ratio of ACE/ACE2.

high altitude; yak; migrated cattle； liver enzymes; ACE/ACE2

科技部973前期资助项目(2012CB722506)；科技部973资助项目(2012CB518202)

2014-10-27

2015-03-06

Q494

A

1000-6834(2015)03-272-04

10.13459/j.cnki.cjap.2015.03.021

△【通讯作者】Tel: 0971-6250870; E-mail: wutianyiqh@hotmail.com