引用本文： 黄海香, 张文芳, 杨义, 独刚, 顾倬. 红景天对模拟高海拔缺氧的大鼠视网膜组织形态以及缺氧诱导因子表达的影响. 中华眼底病杂志, 2014, 30(6): 599-603. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2014.06.015 复制
高海拔缺氧可引起细胞生理功能改变，导致全身组织器官病理损伤；其中，视网膜组织对缺氧极其敏感，尤其是急进高原后的急性缺氧可引起视网膜血管扩张纡曲，视网膜出血、渗出，棉绒斑及视盘水肿等高海拔视网膜病变(HAR)的一系列视网膜病理生理改变[1]。缺氧诱导因子(HIF)-1α是缺氧条件下广泛存在的核转录因子，可调控血管内皮生长因子(VEGF)、p53基因等多种靶基因的表达，其中p53与视网膜新生血管形成和神经细胞凋亡有关[2]。相关研究表明红景天具有抗缺氧、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤、增强免疫及保护心脑肝肾等作用，临床中主要用于防治高原反应和心脑血管疾病[3]。而目前有关红景天对HAR的干预效果还少见报道。为此，我们通过建立模拟高原缺氧的大鼠模型，观察了红景天对模拟高海拔缺氧的大鼠视网膜组织结构以及HIF-1α、p53表达的影响。现将结果报道如下。
1 材料和方法
成年雌性Sprague Dawley大鼠48只，体重160～200 g，兰州大学实验动物中心提供。将其随机分为干预组和对照组，每组24只。干预组大鼠按10 ml/kg的剂量腹腔注射大珠红景天注射液(国药准字Z20060361，通化玉圣药业股份有限公司)，对照组大鼠按相同剂量注射生理盐水。注射后1 h，两组随机选取6只大鼠分别饲养于氧分压为17.6、14.7、11.3、7.4 kPa的高原环境模拟实验舱(山东潍坊华信氧业有限公司)中，模拟的室内海拔高度分别为1500、3000、5000、8000 m。饲养后6 h，摘除大鼠眼球置于固定液(多聚甲醛90 ml、甲醇10 ml)中固定24 h备用。
采用苏木精伊红(HE)染色观察大鼠视网膜病理形态的改变及组织染色分布情况。取出标本，平行视轴剖切眼球。室温脱水，65℃石蜡包埋，冷却后切片厚约3 μm，烤干，脱蜡至水。苏木精染色2 min，分化液、返蓝液中浸润各30 s，冲洗后80%酒精脱水2 min，酒精伊红染色液染色2 min，脱水透明后封片观察并采集图像。
采用免疫组织化学染色观察大鼠视网膜中HIF-1α、 p53的表达，以细胞浆或细胞核中有特异性分布的棕黄色或棕褐色颗粒为阳性染色。取出标本，平行视轴剖切眼球。室温脱水，65℃石蜡包埋，冷却后切片厚约3 μm，烤干，脱蜡至水。磷酸盐缓冲液(PBS)浸洗，高压锅加热抗原修复，3%H2O2室温孵育10 min，PBS冲洗，山羊血清封闭，室温孵育10 min，加兔抗鼠HIF-1α(1:300)、p53(1:200)抗体一抗(北京博奥森生物技术有限公司)；以0.1 mol/L的PBS代替一抗作为阴性对照。4℃过夜，PBS冲洗，滴加生物素标记二抗，37℃孵育30 min，PBS冲洗，滴加辣根酶标记链霉卵白素，37℃孵育30 min，PBS冲洗，二氨基联苯胺(DAB)显色试剂盒(北京博奥森生物技术有限公司)显色，自来水冲洗，苏木精复染，脱水透明后封片观察并采集图像。采用MetaMorph图像分析软件计算阳性细胞的平均吸光度[A，旧称光密度(OD)]值。
采用SPSS 19.0统计软件行统计学分析，所有数据以均数±标准差(
2 结果
模拟的海拔高度为1500 m时，对照组大鼠视网膜组织结构清楚，视网膜厚度均匀一致，各层组织结构清晰，神经节细胞单层排列，细胞核较大，呈椭圆形(图 1A)；3000 m时，视网膜各层组织出现水肿疏松，视网膜厚度增加，层次排列紊乱(图 1B)；5000 m时，视网膜神经节细胞层及丛状层水肿加重，神经节细胞肿胀变性(图 1C)；8000 m时，视网膜神经节细胞层及丛状层疏松水肿更明显，部分细胞可见核固缩、核溶解及细胞数量减少(图 1D)。4种模拟的海拔高度下，干预组大鼠视网膜形态改变特点同对照组，但其视网膜组织水肿疏松、层次排列紊乱、神经节细胞肿胀变性的病理损伤程度减轻(图 2)。
图1
对照组大鼠视网膜组织病理像。1A.模拟的海拔高度1500 m，视网膜各层组织结构清晰，视网膜厚度均匀一致，神经节细胞单层排列；1B.模拟的海拔高度3000 m，视网膜各层组织水肿疏松，视网膜厚度增加，层次排列紊乱；1C.模拟的海拔高度5000 m，大鼠视网膜神经节细胞层及丛状层水肿加重，神经节细胞肿胀变性；1D.模拟的海拔高度8000 m，大鼠视网膜膜神经节细胞层及丛状层疏松水肿更明显，部分细胞可见核固缩、核溶解及细胞数量减少HE ×400 图 2 干预组大鼠视网膜组织病理像。2A.模拟的海拔高度1500 m；2B.模拟的海拔高度3000 m；2C.模拟的海拔高度5000 m；2D.模拟的海拔高度8000 m。大鼠视网膜形态改变特点同对照组，但其视网膜组织水肿疏松、层次排列紊乱、神经节细胞肿胀变性的病理损伤程度减轻HE ×400 图 3 模拟的海拔高度1500 m时对照组大鼠视网膜免疫组织化学染色像。3A. HIF-1α；3B. p53。HIF-1α、p53仅在神经节细胞层有少量微弱表达DAB ×400 图 4 模拟的海拔高度5000 m时对照组大鼠视网膜免疫组织化学染色像。4A. HIF-1α；4B. p53。HIF-1α、p53在神经节细胞层和内核层表达增强DAB ×400 图 5 模拟的海拔高度5000 m时干预组大鼠视网膜免疫组织化学染色像。5A. HIF-1α；5B. p53。HIF-1α、p53在神经节细胞层和内核层表达；与对照组比较，HIF-1α表达增强，p53表达减弱DAB ×400 图 6 模拟的不同海拔高度下两组大鼠视网膜中HIF-1α、p53表达比较
Figure1.
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模拟的海拔高度为1500 m时，对照组大鼠视网膜中HIF-1α、p53仅在神经节细胞层有少量微弱表达(图 3)；3000 m时，HIF-1α、p53在神经节细胞层和内核层均出现表达；5000 m时，HIF-1α和p53在神经节细胞层和内核层表达增强(图 4)；8000 m时，HIF-1α和p53在神经节细胞层和内核层表达增强更明显。4种模拟的海拔高度下，干预组大鼠视网膜中HIF-1α、 p53表达特点同对照组(图 5)。与对照组比较，干预组大鼠视网膜中HIF-1α表达升高，p53表达降低。
随模拟的海拔高度升高，对照组和干预组大鼠视网膜中HIF-1α、p53的表达也升高。模拟的海拔高度为3000、5000、8000 m时，对照组和干预组大鼠视网膜中HIF-1α(t对照组=12.45、31.45、8.16，t干预组=20.13、9.58、11.46)、p53(t对照组=5.34、10.44、28.24，t干预组=15.21、35.61、7.33)的表达较模拟的海拔高度为1500 m时明显增高，差异均有统计学意义(P＜0.05)。模拟的海拔高度为3000、5000、8000 m时，干预组大鼠视网膜中HIF-1α的表达较对照组明显升高，差异均有统计学意义(F=12.145、21.466、19.233)；p53(F=15.658、10.689、11.167)表达明显降低，差异也有统计学意义(P＜0.05)(图 6)。相关性分析发现，大鼠视网膜中HIF-1α与p53的表达水平呈正相关(r=0.984 6，P＜0.05)。
3 讨论
目前已知与高海拔缺氧诱导相关的血氧饱和度下降是导致高原脑水肿(HACE)及HAR等高原疾病发生发展的根本原因。早在1967年就有研究表明，HACE动物模型建立的主要依据是脑组织肿胀及脑含水量增加[4]。此后又有研究表明，大鼠HACE建模成功的主要表现为高海拔缺氧后脑组织结构疏松、神经元破坏水肿、部分神经纤维肿胀，胶质细胞变性、血脑屏障破坏和通透性增加，导致脑水肿形成[5]。大脑和视网膜均是对缺氧极其敏感的神经组织，且视网膜神经组织可视为大脑神经组织的延续，如临床中视盘水肿常成为观察和评价脑水肿、颅内高压的有效指标，说明大脑和视网膜对高海拔缺氧有着相似的病理形态改变。有研究在建立高原急性缺氧动物模型时发现，低压氧舱中缺氧6 h后动物心肌和脑组织细胞形态均会发生明显变化，出现血管扩张、细胞肿胀及空泡化现象[6]。说明低压氧舱中急性缺氧6 h便可造成动物组织形态改变，出现HACE类型的脑缺氧损伤。本研究拟通过模拟不同程度高海拔缺氧环境，观察急性缺氧6 h后大鼠视网膜组织的病理形态改变，以初步探讨HAR动物模型的建立方法和依据。结果显示在模拟的海拔高度为3000、5000、8000 m的缺氧条件下，大鼠视网膜组织均发生不同程度的病理形态改变。提示本研究在高海拔缺氧条件下的大鼠HAR动物模型建立成功。
HIF-1α是缺氧条件下广泛存在的二聚体核转录因子，是缺氧代谢反应中的总开关，可通过缺氧反应元件(HRE)调控多种靶基因表达参与缺氧调节，其中调控的靶基因p53与视网膜的新生血管形成和神经细胞凋亡有关[2]。常氧时HIF-1α通过泛素化和蛋白酶体降解，半衰期小于1 min；p53在正常眼部组织中主要高表达在角膜、结膜、晶状体上皮细胞中，在视网膜组织中呈低水平表达[7]。本研究结果显示，模拟的海拔高度为1500 m时是处于轻度缺氧状态，大鼠视网膜组织中HIF-1α、p53微弱表达。随着模拟的海拔高度升高，缺氧程度加重，大鼠视网膜中HIF-1α、p53表达增加。分析其机制可能与缺氧时HIF-1α表达上调，调控p53等多种靶转录因子共同参与了无氧代谢、血管生成、细胞凋亡等病理生理过程有关[8]。缺氧是p53最强的生理诱导剂，轻度缺氧能降低p53表达以减少细胞凋亡来适应缺氧环境，而中重度或持续缺氧常伴随DNA损伤和酸中毒，通过诱导HIF-1依赖性转录激活、HIF-1α稳定化而增加p53表达促进细胞凋亡[9, 10]。与之相应，本研究也观察发现当模拟的海拔高度为5000、8000 m时，大鼠视网膜部分神经节细胞肿胀变性，出现核固缩、核溶解及细胞数量减少的细胞凋亡现象。推测这与HIF-1α和p53介导的细胞凋亡机制相关，但其具体作用机制需要进一步探讨研究。
红景天是生长在高海拔地区的景天科植物，其主要成分有红景天甙、酪醇、没食子酸、β-谷甾醇等[11]。其通过多种细胞分子机制实现抗缺氧和保护神经细胞的作用，如降低血管通透性、提高氧分压和线粒体活性、降低细胞色素C释放、抑制活性氧簇-NO途径[12-14]。本研究结果显示，干预组大鼠视网膜病理形态改变较对照组减轻，主要表现在神经节细胞肿胀变性，核固缩、核溶解的细胞凋亡现象减少。提示红景天对缺氧大鼠视网膜神经细胞可能具有一定保护作用。大株红景天的主要活性成分为红景天甙和酪醇，红景天甙可激活DNA修复酶聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶-1的活性，从而修复氧化损伤的DNA结构，并与自由基竞争结合DNA，降低自由基损伤，减少细胞缺氧性损伤和凋亡[15]。这一特性与本研究干预组大鼠视网膜神经节细胞缺氧性损伤的凋亡现象减少相符合。红景天的半衰期约为1 h，故本研究选择入舱前1 h给药，在达到最佳血药作用浓度时暴露于急性低压缺氧环境进行研究。红景天干预后大鼠视网膜中HIF-1α表达增加，p53表达下降。我们分析其作用机制与红景天促进HIF-1α合成，HIF-1α与HIF-1β结合形成HIF-1异二聚体后发挥转录因子作用，并参与谷氨酸诱导的Ca2+/NO信号通路而降低氧化应激损伤细胞内Ca2+浓度有关；红景天诱导HIF-1α表达增加主要通过抑制HIF-1α降解途径，并非增加HIF-1α mRNA翻译，从而提高机体对缺氧的应答能力；对p53的作用机制主要体现在增加p53泛素化降解途径降低p53表达，从而减少p53途径的细胞凋亡，保护视网膜神经细胞[16-18]。
急性高海拔缺氧对机体的各系统器官均有着不同程度的氧化应激损伤，特别是对缺氧极其敏感的大脑、视网膜等神经组织的损伤尤为明显。本研究通过模拟不同海拔高度缺氧环境建立大鼠模型，发现高海拔缺氧可引起视网膜组织发生明显的病理形态改变，神经节细胞层及内核层中HIF-1α、p53表达明显增加；红景天可减轻模拟高海拔缺氧所致的视网膜组织病理损害，促进神经节细胞层及内核层中HIF-1α表达升高，p53表达降低。提示红景天可能通过增加HIF-1α表达提高了机体对缺氧的应答能力，从而发挥对高海拔缺氧大鼠视网膜组织的保护作用。但关于红景天对HIF-1α与p53的具体细胞分子途径和作用机制目前尚不完全清楚，有待今后研究加以探讨。
高海拔缺氧可引起细胞生理功能改变，导致全身组织器官病理损伤；其中，视网膜组织对缺氧极其敏感，尤其是急进高原后的急性缺氧可引起视网膜血管扩张纡曲，视网膜出血、渗出，棉绒斑及视盘水肿等高海拔视网膜病变(HAR)的一系列视网膜病理生理改变[1]。缺氧诱导因子(HIF)-1α是缺氧条件下广泛存在的核转录因子，可调控血管内皮生长因子(VEGF)、p53基因等多种靶基因的表达，其中p53与视网膜新生血管形成和神经细胞凋亡有关[2]。相关研究表明红景天具有抗缺氧、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤、增强免疫及保护心脑肝肾等作用，临床中主要用于防治高原反应和心脑血管疾病[3]。而目前有关红景天对HAR的干预效果还少见报道。为此，我们通过建立模拟高原缺氧的大鼠模型，观察了红景天对模拟高海拔缺氧的大鼠视网膜组织结构以及HIF-1α、p53表达的影响。现将结果报道如下。
1 材料和方法
成年雌性Sprague Dawley大鼠48只，体重160～200 g，兰州大学实验动物中心提供。将其随机分为干预组和对照组，每组24只。干预组大鼠按10 ml/kg的剂量腹腔注射大珠红景天注射液(国药准字Z20060361，通化玉圣药业股份有限公司)，对照组大鼠按相同剂量注射生理盐水。注射后1 h，两组随机选取6只大鼠分别饲养于氧分压为17.6、14.7、11.3、7.4 kPa的高原环境模拟实验舱(山东潍坊华信氧业有限公司)中，模拟的室内海拔高度分别为1500、3000、5000、8000 m。饲养后6 h，摘除大鼠眼球置于固定液(多聚甲醛90 ml、甲醇10 ml)中固定24 h备用。
采用苏木精伊红(HE)染色观察大鼠视网膜病理形态的改变及组织染色分布情况。取出标本，平行视轴剖切眼球。室温脱水，65℃石蜡包埋，冷却后切片厚约3 μm，烤干，脱蜡至水。苏木精染色2 min，分化液、返蓝液中浸润各30 s，冲洗后80%酒精脱水2 min，酒精伊红染色液染色2 min，脱水透明后封片观察并采集图像。
采用免疫组织化学染色观察大鼠视网膜中HIF-1α、 p53的表达，以细胞浆或细胞核中有特异性分布的棕黄色或棕褐色颗粒为阳性染色。取出标本，平行视轴剖切眼球。室温脱水，65℃石蜡包埋，冷却后切片厚约3 μm，烤干，脱蜡至水。磷酸盐缓冲液(PBS)浸洗，高压锅加热抗原修复，3%H2O2室温孵育10 min，PBS冲洗，山羊血清封闭，室温孵育10 min，加兔抗鼠HIF-1α(1:300)、p53(1:200)抗体一抗(北京博奥森生物技术有限公司)；以0.1 mol/L的PBS代替一抗作为阴性对照。4℃过夜，PBS冲洗，滴加生物素标记二抗，37℃孵育30 min，PBS冲洗，滴加辣根酶标记链霉卵白素，37℃孵育30 min，PBS冲洗，二氨基联苯胺(DAB)显色试剂盒(北京博奥森生物技术有限公司)显色，自来水冲洗，苏木精复染，脱水透明后封片观察并采集图像。采用MetaMorph图像分析软件计算阳性细胞的平均吸光度[A，旧称光密度(OD)]值。
采用SPSS 19.0统计软件行统计学分析，所有数据以均数±标准差(
2 结果
模拟的海拔高度为1500 m时，对照组大鼠视网膜组织结构清楚，视网膜厚度均匀一致，各层组织结构清晰，神经节细胞单层排列，细胞核较大，呈椭圆形(图 1A)；3000 m时，视网膜各层组织出现水肿疏松，视网膜厚度增加，层次排列紊乱(图 1B)；5000 m时，视网膜神经节细胞层及丛状层水肿加重，神经节细胞肿胀变性(图 1C)；8000 m时，视网膜神经节细胞层及丛状层疏松水肿更明显，部分细胞可见核固缩、核溶解及细胞数量减少(图 1D)。4种模拟的海拔高度下，干预组大鼠视网膜形态改变特点同对照组，但其视网膜组织水肿疏松、层次排列紊乱、神经节细胞肿胀变性的病理损伤程度减轻(图 2)。
图1
对照组大鼠视网膜组织病理像。1A.模拟的海拔高度1500 m，视网膜各层组织结构清晰，视网膜厚度均匀一致，神经节细胞单层排列；1B.模拟的海拔高度3000 m，视网膜各层组织水肿疏松，视网膜厚度增加，层次排列紊乱；1C.模拟的海拔高度5000 m，大鼠视网膜神经节细胞层及丛状层水肿加重，神经节细胞肿胀变性；1D.模拟的海拔高度8000 m，大鼠视网膜膜神经节细胞层及丛状层疏松水肿更明显，部分细胞可见核固缩、核溶解及细胞数量减少HE ×400 图 2 干预组大鼠视网膜组织病理像。2A.模拟的海拔高度1500 m；2B.模拟的海拔高度3000 m；2C.模拟的海拔高度5000 m；2D.模拟的海拔高度8000 m。大鼠视网膜形态改变特点同对照组，但其视网膜组织水肿疏松、层次排列紊乱、神经节细胞肿胀变性的病理损伤程度减轻HE ×400 图 3 模拟的海拔高度1500 m时对照组大鼠视网膜免疫组织化学染色像。3A. HIF-1α；3B. p53。HIF-1α、p53仅在神经节细胞层有少量微弱表达DAB ×400 图 4 模拟的海拔高度5000 m时对照组大鼠视网膜免疫组织化学染色像。4A. HIF-1α；4B. p53。HIF-1α、p53在神经节细胞层和内核层表达增强DAB ×400 图 5 模拟的海拔高度5000 m时干预组大鼠视网膜免疫组织化学染色像。5A. HIF-1α；5B. p53。HIF-1α、p53在神经节细胞层和内核层表达；与对照组比较，HIF-1α表达增强，p53表达减弱DAB ×400 图 6 模拟的不同海拔高度下两组大鼠视网膜中HIF-1α、p53表达比较
Figure1.
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模拟的海拔高度为1500 m时，对照组大鼠视网膜中HIF-1α、p53仅在神经节细胞层有少量微弱表达(图 3)；3000 m时，HIF-1α、p53在神经节细胞层和内核层均出现表达；5000 m时，HIF-1α和p53在神经节细胞层和内核层表达增强(图 4)；8000 m时，HIF-1α和p53在神经节细胞层和内核层表达增强更明显。4种模拟的海拔高度下，干预组大鼠视网膜中HIF-1α、 p53表达特点同对照组(图 5)。与对照组比较，干预组大鼠视网膜中HIF-1α表达升高，p53表达降低。
随模拟的海拔高度升高，对照组和干预组大鼠视网膜中HIF-1α、p53的表达也升高。模拟的海拔高度为3000、5000、8000 m时，对照组和干预组大鼠视网膜中HIF-1α(t对照组=12.45、31.45、8.16，t干预组=20.13、9.58、11.46)、p53(t对照组=5.34、10.44、28.24，t干预组=15.21、35.61、7.33)的表达较模拟的海拔高度为1500 m时明显增高，差异均有统计学意义(P＜0.05)。模拟的海拔高度为3000、5000、8000 m时，干预组大鼠视网膜中HIF-1α的表达较对照组明显升高，差异均有统计学意义(F=12.145、21.466、19.233)；p53(F=15.658、10.689、11.167)表达明显降低，差异也有统计学意义(P＜0.05)(图 6)。相关性分析发现，大鼠视网膜中HIF-1α与p53的表达水平呈正相关(r=0.984 6，P＜0.05)。
3 讨论
目前已知与高海拔缺氧诱导相关的血氧饱和度下降是导致高原脑水肿(HACE)及HAR等高原疾病发生发展的根本原因。早在1967年就有研究表明，HACE动物模型建立的主要依据是脑组织肿胀及脑含水量增加[4]。此后又有研究表明，大鼠HACE建模成功的主要表现为高海拔缺氧后脑组织结构疏松、神经元破坏水肿、部分神经纤维肿胀，胶质细胞变性、血脑屏障破坏和通透性增加，导致脑水肿形成[5]。大脑和视网膜均是对缺氧极其敏感的神经组织，且视网膜神经组织可视为大脑神经组织的延续，如临床中视盘水肿常成为观察和评价脑水肿、颅内高压的有效指标，说明大脑和视网膜对高海拔缺氧有着相似的病理形态改变。有研究在建立高原急性缺氧动物模型时发现，低压氧舱中缺氧6 h后动物心肌和脑组织细胞形态均会发生明显变化，出现血管扩张、细胞肿胀及空泡化现象[6]。说明低压氧舱中急性缺氧6 h便可造成动物组织形态改变，出现HACE类型的脑缺氧损伤。本研究拟通过模拟不同程度高海拔缺氧环境，观察急性缺氧6 h后大鼠视网膜组织的病理形态改变，以初步探讨HAR动物模型的建立方法和依据。结果显示在模拟的海拔高度为3000、5000、8000 m的缺氧条件下，大鼠视网膜组织均发生不同程度的病理形态改变。提示本研究在高海拔缺氧条件下的大鼠HAR动物模型建立成功。
HIF-1α是缺氧条件下广泛存在的二聚体核转录因子，是缺氧代谢反应中的总开关，可通过缺氧反应元件(HRE)调控多种靶基因表达参与缺氧调节，其中调控的靶基因p53与视网膜的新生血管形成和神经细胞凋亡有关[2]。常氧时HIF-1α通过泛素化和蛋白酶体降解，半衰期小于1 min；p53在正常眼部组织中主要高表达在角膜、结膜、晶状体上皮细胞中，在视网膜组织中呈低水平表达[7]。本研究结果显示，模拟的海拔高度为1500 m时是处于轻度缺氧状态，大鼠视网膜组织中HIF-1α、p53微弱表达。随着模拟的海拔高度升高，缺氧程度加重，大鼠视网膜中HIF-1α、p53表达增加。分析其机制可能与缺氧时HIF-1α表达上调，调控p53等多种靶转录因子共同参与了无氧代谢、血管生成、细胞凋亡等病理生理过程有关[8]。缺氧是p53最强的生理诱导剂，轻度缺氧能降低p53表达以减少细胞凋亡来适应缺氧环境，而中重度或持续缺氧常伴随DNA损伤和酸中毒，通过诱导HIF-1依赖性转录激活、HIF-1α稳定化而增加p53表达促进细胞凋亡[9, 10]。与之相应，本研究也观察发现当模拟的海拔高度为5000、8000 m时，大鼠视网膜部分神经节细胞肿胀变性，出现核固缩、核溶解及细胞数量减少的细胞凋亡现象。推测这与HIF-1α和p53介导的细胞凋亡机制相关，但其具体作用机制需要进一步探讨研究。
红景天是生长在高海拔地区的景天科植物，其主要成分有红景天甙、酪醇、没食子酸、β-谷甾醇等[11]。其通过多种细胞分子机制实现抗缺氧和保护神经细胞的作用，如降低血管通透性、提高氧分压和线粒体活性、降低细胞色素C释放、抑制活性氧簇-NO途径[12-14]。本研究结果显示，干预组大鼠视网膜病理形态改变较对照组减轻，主要表现在神经节细胞肿胀变性，核固缩、核溶解的细胞凋亡现象减少。提示红景天对缺氧大鼠视网膜神经细胞可能具有一定保护作用。大株红景天的主要活性成分为红景天甙和酪醇，红景天甙可激活DNA修复酶聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶-1的活性，从而修复氧化损伤的DNA结构，并与自由基竞争结合DNA，降低自由基损伤，减少细胞缺氧性损伤和凋亡[15]。这一特性与本研究干预组大鼠视网膜神经节细胞缺氧性损伤的凋亡现象减少相符合。红景天的半衰期约为1 h，故本研究选择入舱前1 h给药，在达到最佳血药作用浓度时暴露于急性低压缺氧环境进行研究。红景天干预后大鼠视网膜中HIF-1α表达增加，p53表达下降。我们分析其作用机制与红景天促进HIF-1α合成，HIF-1α与HIF-1β结合形成HIF-1异二聚体后发挥转录因子作用，并参与谷氨酸诱导的Ca2+/NO信号通路而降低氧化应激损伤细胞内Ca2+浓度有关；红景天诱导HIF-1α表达增加主要通过抑制HIF-1α降解途径，并非增加HIF-1α mRNA翻译，从而提高机体对缺氧的应答能力；对p53的作用机制主要体现在增加p53泛素化降解途径降低p53表达，从而减少p53途径的细胞凋亡，保护视网膜神经细胞[16-18]。
急性高海拔缺氧对机体的各系统器官均有着不同程度的氧化应激损伤，特别是对缺氧极其敏感的大脑、视网膜等神经组织的损伤尤为明显。本研究通过模拟不同海拔高度缺氧环境建立大鼠模型，发现高海拔缺氧可引起视网膜组织发生明显的病理形态改变，神经节细胞层及内核层中HIF-1α、p53表达明显增加；红景天可减轻模拟高海拔缺氧所致的视网膜组织病理损害，促进神经节细胞层及内核层中HIF-1α表达升高，p53表达降低。提示红景天可能通过增加HIF-1α表达提高了机体对缺氧的应答能力，从而发挥对高海拔缺氧大鼠视网膜组织的保护作用。但关于红景天对HIF-1α与p53的具体细胞分子途径和作用机制目前尚不完全清楚，有待今后研究加以探讨。
