1 本文内容介绍
高原环境空气稀薄，外界氧分压减低，导致机体低张性缺氧，对人体产生严重危害，不仅降低体力和脑力劳动能力，而且可出现高原反应，严重者可发展为高原脑水肿，乃至危机生命。脑是对缺氧最敏感的器官，而脑线粒体是脑用氧生成能量的主要细胞器。缺氧首先会引起线粒体生成能量障碍，主要表现为线粒体呼吸功能即氧化磷酸化功能障碍。
本文利用低氧动物舱模拟高原低压性缺氧环境，建立急性低压性缺氧大鼠模型，并探讨了10种中药的主要活性单体成分对缺氧大鼠离体脑线粒体呼吸活性及其膜电位的影响。我们利用差速离心法提取大鼠脑线粒体。利用clark氧电极法测定线粒体呼吸氧耗，罗丹明123法测定线粒体膜电位。缺氧大鼠脑线粒体在不同浓度中药单体中（0, 0.2, 0.8, 1.5 mmol/L）干预5min后测量线粒体呼吸及膜电位。
实验发现，缺氧分别显著降低线粒体三态呼吸率和呼吸控制率22.19%和42.06%，提高四态呼吸率40.86%。与对照组相比，缺氧大鼠线粒体膜电位显著降低17.86%。体外用红花换色素、人参皂苷Rg1和氧化苦参碱干预脑线粒体可显著提高呼吸控制率，且存在浓度剂量依赖关系。人参皂苷Rg1、胡椒碱和氧化苦参碱能显著提高缺氧大鼠线粒体膜电位。结果提示，中药单体红花换色素、人参皂苷Rg1、氧化苦参碱和胡椒碱均能改善缺氧引起的线粒体氧化磷酸化功能紊乱，起到脑保护作用。
2 实验设计及文章构思
高原缺氧引起的线粒体功能障碍是高原脑损伤的重要发病机制。我们前期研究发现，低压性缺氧导致脑线粒体氧化磷酸化能力受损，主要表现为线粒体三态呼吸率降低，四态呼吸率提高，从而导致线粒体呼吸率下降。同时，我们还发现GDP具有提高氧化磷酸化效率，抑制线粒体缺氧损伤的功能。但GDP的易分解性使其难以作为一种抗缺氧药物。
长期以来，中草药在抗缺氧治疗中发挥着重要的作用。因此，我们有理由假设，一些中药是通过提高线粒体氧化磷酸化功能来发挥抗缺氧作用的。本文的主要目的是通过选取了十种中药单体来研究其对缺氧大鼠脑线粒体线粒体呼吸功能及其膜电位的影响，以发现具有提高线粒体抗缺氧能力的药物。
3 文章学术水平与国内外同类研究的比较
以往中草药抗缺氧的文章都主要是从整体药物的对抗氧自由基或提高机体抗氧化能力方面来研究药物作用机理。而本文主要是从中药单体对线粒体氧化磷酸化功能和膜电位的角度入手，直接研究药物对缺氧大鼠线粒体能量（ATP）生成效率的影响，从而寻找可能具有抗缺氧作用的中药单体。而且通过对十种中药单体作用的筛选，可以为下一步药物作用机制的研究提供依据。在国内外药物抗低压性脑缺氧的研究中，研究者主要关注药物对脑组织宏观结构的影响，或药物对细胞氧化损伤的防护作用，较少从亚细胞结构出发探讨药物作用，而中药单体对缺氧导致线粒体氧利用效率改变的影响，则未发现报道。
4 本文先进性、创新性及其特色
本文主要是从脑线粒体氧化磷酸化功能和膜电位角度入手，直接研究中药单体对缺氧大鼠线粒体呼吸氧耗和能量（ATP）生成效率的影响，从而寻找可能具有抗缺氧作用的中药单体。
检索数据库：中文：中国生物医学文献数据库，中国期刊网全文数据库，中国优秀硕士学位论文全文数据库，中国博士学位论文全文数据库，万方数据资源系统
英文：Medline, Biosis Previews, Science Direct, Embase.
检索时间：2011/12/19
检索时间范围：2000-2011
检索关键词：中文：高原缺氧，中草药，线粒体呼吸，脑
英文：High altitude hypoxia; Chinese herbal; Mitochondrial respiration; Brain.
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5 所投文章国内外研究状况的微观分析
近年来相关的实验室以及我们以往的研究表明，高原缺氧暴露后线粒体氧化呼吸功能改变是线粒体功能障碍、能量合成降低的主要原因，氧化磷酸化脱偶联为其主要特征。如果有药物能抑制缺氧过程中的氧化磷酸化脱偶联，提高线粒体呼吸活性，就可能对高原病起到一定的防治作用。
中药作为我国传统医学的重要组成部分，很早以前就在治疗缺血缺氧性脑疾病中发挥了重要作用。几年来，随着科学技术的进步，越来越多的中药单体成份被分离和纯化，而中药的药理作用也逐渐趋向标准化。很多学者都在通过动物和临床试验探讨和发现中药成份的作用机制。王东吉等发现三七皂甙单体Rb1可明显降低大脑中动脉缺血再灌注模型大鼠脑凋亡细胞数和血清TNF-α水平，从而起到抗缺氧作用；陈朝凤等发现巴戟素可提高急性脑缺血衰老大鼠脑组织超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)活性，减少过氧化脂质(LPO)含量，减轻脑缺血性损伤；高允生发现白花丹参根与茎叶水提物能明显延长断头鼠头的张口呼吸时间，增强小鼠的耐缺氧能力；李竹等发现西洋参茎叶皂甙及单体Fll能显著抑制缺氧小鼠脑过氧化脂质含量的升高，对小鼠断头致急性缺氧、结扎双侧颈总动脉致缺血以及NaNfh、KCN致化学性缺氧等均有明显的保护作用。这些都说明中药在其抗缺氧机制上的研究已取得一定进展。但这些研究都偏重于对药物抗氧化作用的研究，而从机体的能量生成角度探讨药物作用机制的研究目前还较少。
红景天是目前已经用于提高机体抗高原缺氧的药物，对其作用的机制也做了大量研究，但多偏重于其抗氧化机制，而对整体动物缺氧后线粒体氧化磷酸化功能的直接影响未见报道。
6 创新性分析
① 理论假设创新：直接利用10种成分单一、分子结构明确、效果确定的中药单体，分别观察中药单体成份对模拟高原缺氧暴露动物脑线粒体氧化磷酸化效率的影响，初步筛选可能具有改善缺氧大鼠脑线粒体氧化磷酸化功能的药物，为进一步的深入研究奠定基础，为高原脑病的防治提供理论依据。
② 技术方法创新。a.以整体动物暴露于模拟高原缺氧环境（23h/d，连续3d），与急性高原病的发病率的时间趋势一致；b.从缺氧动物体内获得完整、有活性的线粒体，直接以中药单体进行体外干预，用Clark氧电极测量线粒体呼吸耗氧效率，评价线粒体功能和药物的影响。
③ 结果创新。经过比较不同中药单体成份对缺氧大鼠脑线粒体态3呼吸率、态4呼吸率、呼吸控制率以及线粒体膜电位的影响，从10种分子结构明确的中药单体中初步筛选到了3种可提高被缺氧损害的线粒体用氧效率和膜电位的药物，其中氧化苦参碱（Oxymatrine，OMT）可使氧化磷酸化偶联增强33.04%、线粒体膜电位升高18.13%，显示在体外具有改善受损的线粒体功能的作用。
7 所投文章区别于他人他篇的特点。
① 技术方法的不同。以整体动物缺氧（而不是细胞培养）为模型，其模型也符合高原现场对人体影响的实际情况（12-72h为急性高原病高发期）。
从线粒体呼吸氧耗和测量氧化磷酸化角度进行探讨（而不是在抗氧化机制，如SOD、MDA等活性氧作用机制上）；Clark氧电极检测线粒体呼吸氧耗是经典的、国际上公认的检测方法。
② 干预措施的不同。利用成分单一、分子结构明确的中药单体进行干预，结果明确；观察了10种中药单体，观察面较广，具有一定代表性。
在体外直接对线粒体（来自整体缺氧暴露的动物）进行干预，结果确定。
③ 结果结论的不同。本文通过对10种成分单一、结构明确的中药单体作用的观察，初步筛选出了3种在体外具有浓度依赖性的、能增强被缺氧降低的线粒体氧化磷酸化偶联的药物，从而为提高氧的利用效率提供了有力的线索和直接的实验依据，为进一步探讨其作用机制和对机体的抗缺氧效应奠定了必要的实验基础。
这些结果发现均未见有相关报道。
④ 其他方面的不同。有关这10种中药单体对线粒体氧化磷酸化影响的研究未见报道，而对缺血或者缺氧损伤的线粒体功能的影响的研究也未见报道。
参考文献
[1] Magalhaes J, Ascensao A, Soares J M C, et al. Acute and severe hypobaric hypoxia increases oxidative stress and impairs mitochondrial function in mouse skeletal muscle. J Appl Physiol 2005, 99: 1247-53.
[2] 高文祥,柳君泽,罗德成等.急性缺氧对大鼠脑线粒体能量代谢的影响.高原医学杂志,1999, 9(3): 13-17.
[3] 王东吉,武凡.三七皂甙单体Rb1对大鼠脑缺血再灌注时脑细胞凋亡及cPLA2蛋白表达的影响.中国康复医学杂志, 2007, 5:414-417.
[4] 陈朝凤,谭宝璇.巴戟素对急性缺血性脑损伤保护作用的机制研究.广州中医药大学学报, 2000,3:215-217.
[5] 高允生,白花丹.参根与茎叶水提物对脑缺血再灌注小鼠耐缺氧能力的影响.泰山医学院学报,2006,27(1): 92-95.
[6] 李竹,郭月英.西洋参茎叶皂甙及单体F11抗缺氧作用的研究.中药药理与临床, 1998,14(4): 8-10.
8 审稿与作者回复
问题1：建议增加实验方法和内容。
答：本研究是在对比了高原暴露和平原对照（包括以往对此研究）的基础上，发现高原缺氧暴露降低了脑线粒体的氧化磷酸化偶联，发生脱偶联，表现为RCR降低和ST4增高，这也许是高原缺氧导致线粒体用氧效率降低、能量产生障碍的主要原因（以往也已研究证实）。鉴于此，为提高高原缺氧时线粒体的氧利用效率，增加氧化磷酸化偶联，本研究以模拟高原暴露的大鼠脑线粒体呼吸氧耗变化入手，利用结构明确的中药单体进行药物筛选，初步筛选出能增加（已经被缺氧降低了的）氧化磷酸化偶联、提高氧利用效率的中药单体。其研究的重点和检测指标主要是反映线粒体呼吸氧耗和氧化磷酸化偶联的指标，目标相对集中。
从研究目的和最终的结果来看，已经基本上是一个相对完整的“故事”，可以说明问题。至于最终筛选出来的个别药物的体内抗缺氧效应、药物代谢动力学等，则还需要进一步研究，但那是另一个问题了。
问题2：采用不同中药单体，为何选用的相同的中药单体（0, 0.2, 0.8, 1.5 mM）的浓度进行干预？
答：目前尚无这些中药单体成分对线粒体氧化呼吸影响的报道，尤其是在高原缺氧暴露后，是否有影响、有无剂量-效应关系等均未知，没有可参考的依据，一切从零开始，所以采用的是相同浓度观察药物的效果。
