(一)發病原因
高原腦水腫的發病率與上山速度、海拔高度、居住時間以及體質等有關。一般來講，平原人快速進入海拔3000m以上高原時大約50%～75%的人出現急性高原病，但經3～10天的習服后癥狀逐漸消失。多數作者認為，本病的發生老年人低于青年人，女性低于男性;急性高原病的發生率與男性的體重指數(體重/身高2)呈正相關(p<0.05)，與女性的體重指數無關，說明肥胖男性易感性大。
(二)發病機制
在機體的所有器官中，大腦是最活躍的耗氧者。100g腦組織每分鐘耗氧量為3.5ml，幾乎是肌肉所需量的20～25倍。當人體暴露于低氧環境時，雖然吸入氣氧分壓明顯降低，但機體對低氧進行內在自身調節，使腦血流量增加，腦組織的氧傳遞和氧利用率仍維持正常水平，腦組織一般不發生缺氧性損傷。在急性缺氧下，腦循環的變化與血液中氧分壓、二氧化碳分壓和組織代謝水平的高低等有關。Siesjo指出當動脈血氧分壓下降至30mmHg時，腦循環開始障礙，腦組織代謝紊亂。高原腦水腫發病機制很復雜，主要變化是缺氧引起的腦間質水腫和腦細胞腫脹。
1.腦細胞毒性水腫(cytotoxic edema) 細胞毒性水腫系指腦組織缺血性和(或)缺氧性損傷引起的腦細胞內水腫，致使大腦功能嚴重障礙。病人可出現昏迷，顱內壓增高，腦脊液量劇增等;腦CT和MRI檢查表現為大腦灰質水腫。細胞毒性水腫主要是由嚴重缺氧引起的腦細胞能量不足，從而導致離子泵功能減弱，鈉在細胞內潴留。最近，Green (2000)等發現，當人體進入6200m高原時，肌細胞Na -K -ATP酶出現下調(down-regulation)。另有報道，當動物吸入15%低氧混合氣體時，腦血流量及血乳酸無明顯變化，而吸入6%的氧8min，腦血流明顯增加，血乳酸含量增至40mg/ml。說明嚴重缺氧導致腦細胞能量代謝障礙，高能氧化磷酸化過程減弱，其結果既可降低細胞膜的離子轉運，又可增強無氧酵解，乳酸產生增多，致腦血管擴張，血流量增加。缺氧也可直接作用于血管內皮細胞，釋放擴血管因子，使小動脈平滑肌舒張，血流及血容量增高，血管滲透性增加。由于腦毛細血管滲透壓增高，血漿內的膠體物質、離子、水分從細胞外移入細胞內，出現腦細胞滲透性腫脹(osmotic swelling)。腦組織腫脹及腦容積增加，一方面可壓迫周圍小血管，使局部血液循環不足，另一方面因血管壓力增高，毛細血管機械性損傷而局部供血不足，出現灶性腦缺血(focal ischemia)。根據MRI的檢查，細胞毒性腦水腫常常由急性高原病的基礎上發展而來，故有人把中，重型急性高原病稱之為輕型腦水腫，即血管性腦水腫，但在臨床上很難明確區分。
2.血管性水腫(angioedema) 是因毛細血管壓升高引起的血-腦屏障機械性損傷而導致血管壁的通透性增加，致液體滲出血管壁外而進入腦間質，發生腦間質的水腫(詳見急性高原病節)。病人腦壓可升高，腦MRI檢查表現為大腦白質水腫。
3.血管新生(angiogenesis)現代研究表明，當組織缺氧和(或)缺血時，受傷部位有很多新的血管生長(vascular growth)，又稱為血管新生。血管新生學說在近代醫學研究領域受人關注，特別是在腫瘤、燒傷、心肌病及肺動脈高壓的發病機制中起重要作用。血管新生是受各種肽類血管生長因子的刺激或趨化而致。這些因子包括轉化生長因子-β(transforming growth factor-β)，腫瘤血管新生因子(tumor angiogenesis factor)，血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor)，白介素-8(interleukin-8)及血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等。其中研究較多的是VEGF，它是由巨噬細胞分泌，能促使血管內皮細胞有絲分裂，血管通透性增加，故又稱之為血管滲透因子(vascular permeability factor)。已知VEGF對毛細血管基膜有較強的溶解作用，并能破壞血管內皮細胞，使細胞間隙擴大，血管通透性增高。以往研究證實，腦腫瘤組織，特別是組織缺血或壞死區，VEGF-mRNA的基因表達最明顯。最近，Xu(1998)等將大鼠暴露于9%～6%的低氧氣體3h，腦組織VEGF-mRNA開始增加，至12h達高峰，說明缺氧可促使腦組織中VEGF增高。因此，Severinghaus提出，急性缺氧引起的VEGF對腦毛細血管基底膜的溶解是發生高原腦水腫的重要因素。
根據文獻記載，死于高原腦水腫病人的尸檢報告大約為25例，其共同特點是：大腦表面及腦底血管擴張，充血及水腫。腦表面，腦實質如灰質、白質、胼胝體和小腦灶性點狀出血。顯微鏡下神經細胞腫脹，邊緣不清，染色模糊，腦血管壁鈣化等。Fuhgren總結了11例尸檢資料，其中腦水腫9例(81.8%)，腦出血7例(63.6%)，腦靜脈竇栓塞3例(27.3%)，肺血管栓塞6例(54.5%)，肺部感染5例(45.5%)，支氣管肺炎8例(72.7%)，肺水腫7例(63.6%)。西藏自治區醫院報告7例尸檢，其中腦水腫7例(100%)，腦出血6例(86%)，腦栓塞2例(28.6%)，肺水腫4例(57.1%)，肺栓塞1例(14.4%)。Kobayashi報告4例，均發現腦水腫和散在性腦出血，神經細胞腫脹及變形。
