(一)發病原因
高原心髒病多發生於平原移居於高原或由中度海拔到更高海拔處的居民，其發病率隨海拔高度的升高而增高。本症除低氧個體差異外，勞累、寒冷、呼吸道感染常為誘發因素。
(二)發病機製
高心病主要由慢性缺氧引起的右心功能受損。左心室是否亦受累，或受累程度如何尚不清楚。低壓低氧是發生高心病的根本，而低氧性肺動脈高壓和肺小動脈壁的增厚或重建(remodeling)是發病機製的中心環節或基本特征。
1.肺動脈高壓 經臨床和動物模型的研究，慢性高原病特別是高心病的肺動脈壓有異常升高。Hultgren在秘魯(4206m)報告16例Monge病血流動力學的變化，平均肺動脈壓為44.47mmHg，平均肺血管阻力為531sce-cm2;楊氏等在青海(3950m)報告，混合型慢性高原病的肺動脈平均壓為30.7mmHg。長期持久的低氧性肺血管收縮和肺動脈高壓，使右心後負荷逐漸加重，並發生右心室代償性肥厚，當病程繼續發展，心髒儲備力進一步減退;同時缺氧可損傷心肌細胞，使心肌收縮力減弱，心輸出量降低，最終導致右心衰竭。關於低氧性肺血管收縮的機製，雖進行了許多研究，確切的機製尚未清楚。目前較公認的看法是：
(1)血管活性物質的作用：肺對血管活性物質的控製和調節具有獨特的作用。肺血管內皮細胞是分泌和合成血管活性物質的重要場所，可合成並釋放具有舒縮血管作用的兩類物質，從而對血管張力有重要調控作用。在舒張血管方麵最重要的是前列腺素(prostaglandin，PG)和一氧化氮(nitric oxide，NO)，亦稱內皮舒張因子(endothelium relaxing factor，EDRF);而在收縮血管方麵有內皮素(endothelin，ET)和血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ)。
PG廣泛存在於哺乳動物的各類組織和體液中，其肺組織中含量最高。前列腺素在PG合成酶(prostacyclin syhthetase，PGI3)的作用下轉化為PGE2、PGF2、PGD2、PGI2以及血栓素A2(TXA2)，TXB2等。PG的生理功能十分複雜，可參與多種組織器官的生理生化過程，但它的作用是有選擇性的。PG及其前體、中間產物和代謝物對肺血管有很強的舒縮效應，其中PGI2和TXA2在血液中維持平衡對肺循環的調節起重要作用。PGI2是由血管內皮細胞和平滑肌細胞合成，具有舒張肺血管、降低血管阻力、抑製平滑肌細胞的增殖等作用。而TXA2由血小板合成，其作用與PGI2正相反。研究證實，缺氧使血液中6-酮-PGF1α(PGFlα的氧化物)的含量降低，而TXB2(TXA2的降解產物)增高。厲之瑞測定了平原和高原健康人血漿6-酮-PGF1α和TXB2的含量，發現高原組6-酮PGF1α顯著增高，而TXB2減少，T/P比值增大，比平原人高2倍。提示高原缺氧可能損傷肺血管內皮細胞，使PGI2的合成減少，而TXA2的釋放增多。最近，Geraci(1999)等用特異表麵活性物載脂蛋白-C轉錄小鼠的基因、即轉基因(Tg+)和未轉基因(Tg-)小鼠，暴露於模擬5180m海拔5周時，發現Tg+鼠血漿6-酮PGF1α含量比Tg-鼠高兩倍，而且肺動脈壓正常，在形態學上無明顯變化，而Tg-鼠發生肺動脈高壓和肺血管壁增厚。說明轉基因可增加PGIS cDNA合成，促使血液中PGI2的含量增多，從而抵抗缺氧性肺血管收縮和抑製平滑肌細胞的增生，防止低氧性肺動脈高壓和肺血管的重建。近來，有人使用PGIS轉基因治療原發性肺動脈高壓和其他血管性疾病得到良好的效果。
ET由血管內皮細胞合成和分泌。人體有3種ET，即ET-1、ET-2和ET-3。其中ET-1是公認的最強肺血管收縮劑，由21個氨基酸組成的多肽。近代研究表明，無論急性或慢性缺氧均可刺激內皮細胞合成並釋放ET，從而使肺血管強烈收縮。血漿ET-1濃度的增高與組織缺氧程度有關。Goerre等對正常人從海平麵快速到達4559 m高原時，血漿ET-1濃度比平原增加兩倍，並且ET-1的增加與PaO2呈負相關(r=-0.45，P<0.01)，而與肺動脈壓呈正相關(r=0.52，P<0.02)。另有報道，當大鼠暴露於10%的氧中40min時血漿ET-1濃度達到高峰，而暴露5%的氧中10min內就到峰值。缺氧除了ET-1的增加外，血漿心鈉素(atrial natriuretic factor，ANF)和精氨酸血管加壓素(arginine vasopressin，AVP)含量也同時明顯增高，提示這些多肽類物質雖各有十分不同的生理作用，但對調節肺循環方麵有內在的相互聯係。有人認為，AVP可刺激血管內皮細胞分泌ET-1;而血漿中ET-1的增加可促使肺血管收縮，肺動脈高壓和右心房的牽扯，從而使ANP分泌和釋放，因此ET-1是ANP釋放的因子之一。高原居民，特別是高紅症病人ANP的含量顯著升高。ANP可擴張血管，減少靜脈回流，阻止肺動脈高壓的發生。在慢性缺氧下，ET-1可促使肺小動脈平滑肌增殖肥厚，從而進一步增高肺動脈壓。另外，高原肺水腫和高紅症病人的血管緊張素轉化酶(angiotensin invertase，ACE)的含量比高原正常人高3～4倍，說明急慢性缺氧可促使肺血管內皮細胞合成ACE，並加速血管緊張素I轉化為血管緊張素Ⅱ及降解舒血管物質而使肺血管收縮。
(2)細胞膜離子通道作用：已知細胞膜離子通透性的變化，以及由此而引起的離子跨膜電位，對肺血管舒縮起重要作用。體內血氧分壓的高低可調節離子通道的活性;離子的變化對肺血管各有不同的作用，如細胞內K+濃度增加可舒張血管;而Ca2 濃度的增加能收縮血管。細胞外K+和Ca2 在平滑肌細胞膜上有競爭性抑製作用;低氧可抑製肺動脈平滑肌細胞膜的K+內流，細胞膜靜息電位去極化及Ca2 流加速，致使細胞內遊離Ca2 濃度增加，從而促使肺血管平滑肌收縮，肺動脈壓增高。抑製Ca2 內流的鈣拮抗劑(異搏定)可有效地治療肺動脈高壓，說明Ca2 與肺動脈高壓的發生有一定關係。
2.肺血管結構重建動物實驗及臨床資料證實，長期嚴重缺氧使肺血管出現形態學的改變，其主要表現為肺小動脈中層肥厚及無平滑肌的細小動脈(直徑<100μm)肌性化。低氧性血管收縮是導致肺小動脈肌化的初始機製;肌層增厚可進一步促進肺小動脈的阻力增加，收縮力增強，使肺動脈壓力更為增高。李氏等在高心病屍檢中發現，肺小動脈壁明顯增厚，尤其是中層平滑肌增加，血管壁厚度占血管外徑之百分比增大。另外，肺血管內皮細胞腫脹，呈圓形向管腔突出，或與管壁呈垂直排列。有人發現，移居於高原的大白鼠肺小動脈壁厚度占血管外徑的27.2%，而土生高原鼠兔僅占9.2%，血管壁的增厚與肺動脈平均壓呈正相關(r=0.769)。肺血管的重建亦常發生於原發性肺動脈高壓，慢性心肺疾病等，但形態學的改變在某些方麵不同於單純缺氧所致的高心病，如肺血管壁的增厚主要以內膜增殖和外膜纖維化為主。慢性肺泡性缺氧所致的肺血管重建主要表現在血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell)的增殖或遊走(proliferation or migration)，但它的機製尚存在不同的觀點和理論。現已知乙酰膽堿鬆弛動脈環依賴於血管內皮的完整性，說明內皮細胞與鄰近的平滑肌間有密切的關係。有人認為，缺氧可直接損傷內皮細胞，減少內源性血管擴張劑(PGI2，NO等)的合成，並釋放某些生長因子促使血管平滑肌細胞增殖肥厚。這些因子包括ET-1，ACE，血小板衍生因子(platelet derived growth factor，PDGF)，胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGF)等。生長因子是指一些多肽類糖蛋白，這些因子被特定的細胞合成並釋放後，給鄰近的細胞以信號使之進行複製或表型(phenotype)改變。它們的主要功能是通過細胞的趨化、分裂、吞噬和降解等改變細胞的行為，如細胞的骨架排列，細胞形狀和收縮性，從而使細胞增殖和細胞外基質蛋白的生成等。現將直接與肺血管重建有關的生長因子做一簡要介紹。
(1)VEGF可由肺泡巨噬細胞、血管平滑肌細胞和內皮細胞合成，它有兩個特異性受體，即Flk-1和Flt-1，存在於內皮細胞中。VEGF的活性需依賴於HlF-1，慢性缺氧使HlF-l的合成增加，進而促使VEGF的基因轉錄，加速VEGF的合成並釋放。筆者用免疫組織化學染色，肺心病病人肺小動脈平滑肌細胞VEGF-Flt出現陽性，而且血管壁越厚，免疫反應就越強。Tuder和Christon分別發現，在慢性低氧性肺動脈高壓動物模型中，VEGF-Flk受體mRNA明顯增高，肺小動脈中層平滑肌細胞的VEGF-Flt-1呈強陽性，提示VEGF可參與缺氧性肺血管重建過程。
(2)轉化生長因子-β1(TGF-β1)：是一種多功能的生長因子。TGF有3種類型：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3;TGF-β1為分子量25KD的二聚體。它存在於血小板，肺髒等多種組織中;對肺血管平滑肌、血管內膜及肺間質等有較強的增殖及纖維化作用。移居於高原大白鼠肺小動脈和細支氣管周圍的單核細胞，巨噬細胞和中性粒細胞對抗TGF-β1抗體呈強陽性，而在高原鼠兔未發現此種反應。另外，原發性肺動脈高壓和肺心病病人的肺血管平滑肌細胞對TGF-β1也出現陽性。TGF-β1可能由多種細胞分泌，如肥大細胞、內皮細胞、中性粒細胞和肺泡巨噬細胞等，它的活性需要依賴其他細胞因子的存在。
(3)肥大細胞類胰蛋白酶(mast cell tryptase)：早期的研究證實，吸入低氧氣體的大鼠肺血管周圍肥大細胞密度增加，並出現脫顆粒，被認為肥大細胞釋放某些介質，如組胺等使肺血管收縮。隨著免疫組織化學及分子生物檢測技術的發展，發現肥大細胞除了釋放舒縮血管介質外，還合成和釋放很多生長因子，其中Tryptase和chymase(胃促胰酶)是目前大家熟悉的肥大細胞分泌的多肽生長因子。Tryptase於1981年首次從人體肺組織肥大細胞中提純的丙氨酸蛋白酶，分子量為110～140KD，是一種大分子量複合物。哮喘病人和吸煙者的肺泡灌洗液中Tryptase的含量極高。最近肺組織細胞培養發現，Tryptase能刺激新的血管生長，認為它是一種新發現的血管新生因子。有人應用單克隆抗體免疫組化染色，發現移居於高原大白鼠肺小動脈周圍肥大細胞Tryptase出現強陽性，而高原鼠兔未見任何陽性反應。還發現，施肺減容手術(lung-volume reduction surgery)的慢性肺氣腫和肺心病病人肺血管，小支氣管周圍和肺間質中肥大細胞的密度增加，Tryptase的免疫反應亦呈陽性，肺小動脈周圍肥大細胞的密度與血管壁的厚度呈正相關(r=0.87)。Heath等發現在玻利維亞世居於高原人肺組織中，特別是管壁增厚的小動脈周圍有大量的肥大細胞堆積，並提出肥大細胞對血管重建的作用似乎比縮血管的作用更重要。
高心病屍檢病理報道極少，國外文獻隻報道5例，其病理學的主要特點是心髒體積增大，重量增加;右心房、右心室擴張肥厚，右心室重量占全心67%(正常為30%)，肺小動脈中層增厚，部分病人血管內膜纖維化，中小肺動脈廣泛阻塞性血栓形成、肝髒充血腫脹。國內西藏學者報告了20例成人和57例小兒高心病屍檢，發現心髒的改變與國外報告相同。光鏡下可見心肌特別是右室乳頭肌和右心室壁有嚴重肌纖維變性、壞死、鈣鹽沉積及瘢痕形成。電鏡下見肌原纖維溶解、破壞、線粒體腫脹空化，有的可見致密顆粒，內質網擴張和糖原顆粒減少等。肺血管的改變，表現在肺小動脈中層肥厚及無平滑肌的細小動脈(直徑<100μm)肌性化。血管壁增厚除了中層平滑肌細胞增殖，血管內膜和外層纖維組織亦出現增生;有的小動脈內皮細胞腫脹、突向管腔致使血管腔變窄甚至阻塞。
