慢性間歇性低氧對(duì)大鼠血壓和交感神經(jīng)活動(dòng)的影響

李 艷 鐘明奎 鄒 坤 丁 揚(yáng) 余孝海 (安徽醫(yī)科大學(xué)生理學(xué)教研室，安徽 合肥 230032)

慢性間歇性低氧對(duì)大鼠血壓和交感神經(jīng)活動(dòng)的影響

李 艷 鐘明奎 鄒 坤1丁 揚(yáng) 余孝海 (安徽醫(yī)科大學(xué)生理學(xué)教研室，安徽 合肥 230032)

目的 研究慢性間歇性低氧對(duì)大鼠血壓和交感神經(jīng)活動(dòng)的影響。方法 將雄性SD大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組和慢性間歇性低氧模型組(CIH)，每組20只，分別采用無(wú)創(chuàng)套尾法監(jiān)測(cè)大鼠尾動(dòng)脈收縮壓(SBP)隨間歇性低氧時(shí)間的變化，在體記錄大鼠的平均動(dòng)脈壓(MAP)和腎交感神經(jīng)活動(dòng)(RSNA)，以及采用ELISA檢測(cè)大鼠血漿中去甲腎上腺素(NE)的水平。結(jié)果 間歇性低氧15 d后，CIH組SBP、MAP和RSNA較對(duì)照組明顯升高;CIH組大鼠血漿中NE的含量較對(duì)照組明顯升高(均P＜0.05)。結(jié)論 慢性間歇性低氧可引起大鼠血壓升高和交感神經(jīng)活動(dòng)過度增強(qiáng)。

睡眠呼吸暫停綜合征;慢性間歇性低氧;高血壓;交感神經(jīng)活動(dòng);去甲腎上腺素

睡眠呼吸暫停綜合征是一種常見的睡眠呼吸調(diào)節(jié)障礙性疾病，可分為阻塞性、中樞性和混合性3種類型〔1〕，其中以阻塞型睡眠呼吸暫停綜合征(OSAS)最為常見。OSAS發(fā)病率高、并發(fā)癥嚴(yán)重越來(lái)越引起人們的關(guān)注。OSAS的并發(fā)癥中屬心血管并發(fā)癥最為嚴(yán)重，是造成患者致殘和死亡的主要原因，包括高血壓、冠心病、RA和肺動(dòng)脈高壓等，其中OSAS與高血壓的關(guān)系甚為密切。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)50% ～60%的OSAS患者合并有高血壓，50%的高血壓患者伴有OSAS〔2〕。睡眠呼吸暫停時(shí)可產(chǎn)生多種危害，如間歇性低氧、高碳酸血癥、胸內(nèi)負(fù)壓劇烈波動(dòng)、睡眠紊亂等，其中間歇性低氧是OSAS的主要病理生理學(xué)特點(diǎn)和損傷機(jī)制，被認(rèn)為是引發(fā)一系列心血管疾病的關(guān)鍵因素〔3，4〕。交感神經(jīng)活動(dòng)過度增強(qiáng)是高血壓的重要特征之一，在高血壓的發(fā)生、發(fā)展中起了重要作用，間歇性低氧引起高血壓的發(fā)病機(jī)制之一可能與持續(xù)增強(qiáng)的交感神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)通過建立間歇性低氧模型，觀察大鼠血壓和交感神經(jīng)活動(dòng)的變化，進(jìn)一步探討慢性間歇性低氧誘發(fā)高血壓的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物

健康雄性SD大鼠40只，體重220～250 g，SPF級(jí)，由安徽醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。

1.2 儀器及試劑

測(cè)氧儀(CYS-1型數(shù)字式測(cè)氧儀，南京新飛分析儀器制造有限公司)，無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)定分析系統(tǒng)(ALC-NIBP，上海奧科特公司)，PowerLab/8SP數(shù)據(jù)采集分析處理系統(tǒng)(澳大利亞ADInstruments公司)。醫(yī)用壓縮氧氣(濃度＞99.9%)、壓縮氮?dú)?高純氮?dú)?，濃度?9.99%)由合肥市醫(yī)用氧氣廠充裝。

1.3 模型的制作

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在適應(yīng)性飼養(yǎng)1 w后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)分成對(duì)照組和慢性間歇性低氧模型組(CIH)(每組20只)，對(duì)照組除不充入氮?dú)夂脱鯕馔?，其余均與CIH做相同處理。通過氮?dú)庀♂屧?，參照文獻(xiàn)〔5〕的方法，CIH組大鼠放入間歇性低氧艙內(nèi)，向低氧艙循環(huán)充入氮?dú)夂脱鯕?，每一循環(huán)為9 min，即4 min充入氮?dú)?，隨之5 min充入氧氣，由測(cè)氧儀監(jiān)測(cè)間歇性低氧艙中的氧濃度，調(diào)節(jié)氣體流量，使每一循環(huán)間歇性低氧艙內(nèi)的最低氧濃度達(dá)到6%左右，持續(xù)時(shí)間為45 s左右，然后再逐漸恢復(fù)至21%。間歇性低氧艙內(nèi)氮?dú)夂脱鯕獾霓D(zhuǎn)換通過定時(shí)電磁轉(zhuǎn)換器來(lái)完成。該循環(huán)每天重復(fù)8 h(9：00 am ～5：00 pm)，共 15 d。分別于低氧后的第 5、10、15 天采用尾動(dòng)脈測(cè)壓法監(jiān)測(cè)大鼠尾動(dòng)脈收縮壓(SBP)，造模結(jié)束后在體檢測(cè)血流動(dòng)力學(xué)、腎交感神經(jīng)活動(dòng)(RSNA)和血漿中去甲腎上腺素(NE)水平。

1.4 在體血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)

腹腔注射烏拉坦(800 mg/kg)和α-氯醛糖(40 mg/kg)混合麻醉，分別進(jìn)行左頸外靜脈、左頸總動(dòng)脈、氣管插管手術(shù)。左頸外靜脈與注入生理鹽水溶液的PE50聚乙烯管連接;左頸總動(dòng)脈與充有肝素生理鹽水溶液的PE50聚乙烯管連接，通過壓力換能器與PowerLab/8SP數(shù)據(jù)采集分析處理系統(tǒng)相連，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)脈血壓(ABP)、平均動(dòng)脈壓(MAP)和心率(HR)。

1.5 腎交感神經(jīng)活動(dòng)的記錄

在腰部脊柱旁做縱形切口腹膜外路徑暴露左腎，在腹主動(dòng)脈附近區(qū)域游離腎交感神經(jīng)，并浸入石蠟中，使用雙臂銀絲電極引導(dǎo)RSNA，經(jīng)交/直流差分放大器放大后通過PowerLab/8SP數(shù)據(jù)采集分析處理系統(tǒng)記錄原始RSNA，并對(duì)RSNA進(jìn)行積分處理，同步記錄原始RSNA和RSNA積分值。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)切斷腎神經(jīng)中樞端以消除腎交感神經(jīng)傳出活動(dòng)，記錄噪音水平，RSNA積分值減去噪音積分值(RSNAnoise)即為實(shí)際 RSNA積分值。通過 RSNA基礎(chǔ)值(RSNAbaseline)占最大值(RSNAmax)的比例來(lái)評(píng)價(jià)RSNA的水平〔6〕，可根據(jù)公式 RSNA=(RSNAbaseline-RSNAnoise)/(RSNAmax-RSNAnoise)×100%計(jì)算得到。RSNAmax通過快速靜脈推注硝普鈉(SNP，50 μg/kg)待血壓下降至50 mmHg以下并低于壓力感受器的閾值時(shí)可引起RSNA反射性增加而記錄到。

1.6 去甲腎上腺素(NE)水平的測(cè)定

大鼠模型制備成功之后，腹腔注射烏拉坦(800 mg/kg)和α-氯醛糖(40 mg/kg)麻醉，采用腹主動(dòng)脈取血4～5 ml，EDTA抗凝，混合10～20 min后，離心20 min(3 000 r/min)，收集上清，于 -80℃保存。采用ELISA檢測(cè)動(dòng)脈血漿中NE的水平，嚴(yán)格按照試劑盒(美國(guó)RD公司提供)說明書進(jìn)行操作。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 大鼠尾動(dòng)脈SBP隨CIH時(shí)間的變化

造模前CIH組和對(duì)照組尾動(dòng)脈SBP為(137.9±1.9 vs 140.0±1.6)mmHg，二者無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。從造模第5天開始CIH組尾動(dòng)脈SBP比造模前明顯升高，隨著CIH時(shí)間的延長(zhǎng)，血壓逐漸升高，尾動(dòng)脈 SBP比較：低氧第 5天(148.7±2.9 vs 137.9±1.9)mmHg，低氧第10天(163.4±3.4 vs 137.9±1.9)mmHg，低氧第15天(165.5±4.5 vs 137.9±1.9)mmHg，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01);從第10天起CIH組尾動(dòng)脈SBP較對(duì)照組明顯升高，尾動(dòng)脈SBP比較：低氧第10天(163.4±3.4 vs 141.5±3.4)mmHg、低氧第 15天(165.5±4.5 vs 140.1±1.2)mmHg，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01);但在低氧第5天，CIH組和對(duì)照組的尾動(dòng)脈SBP(148.7±2.9 vs 143.5±1.5)mmHg，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 CIH大鼠MAP和RSNA的變化

造模15 d后，CIH組MAP為(138.4±1.3)mmHg較對(duì)照組(100.2±2.4)mmHg明顯升高(P＜0.05);CIH組RSNA為(75.6±2.9)%max，較對(duì)照組(43.1±2.2)%max明顯增強(qiáng)。

2.3 CIH大鼠NE水平的變化

造模15 d后，CIH組動(dòng)脈血漿中NE的含量為(388.5±27.3)ng/L較對(duì)照組(100.1±25.2)ng/L明顯升高(P＜0.01)。

3 討論

OSAS缺氧模式為間歇性低氧，其特點(diǎn)是正常氧和低氧交替出現(xiàn)，呼吸暫停發(fā)生時(shí)血氧降到非常低的水平，而呼吸暫?；謴?fù)后又可以回到正常水平。低氧發(fā)生頻率很高，一般在5～100次/h，平均每1～5 min發(fā)生1次。低氧程度嚴(yán)重、血氧變化幅度大，最低動(dòng)脈血氧飽和度可降至20%或更低，正常氧與低氧間動(dòng)脈血氧飽和度之差可達(dá)30%～70%。如此大幅度的缺氧和再氧合過程對(duì)機(jī)體的影響和危害是嚴(yán)重的，其程度遠(yuǎn)大于持續(xù)低氧模式。這種間歇低氧的特點(diǎn)是睡眠呼吸暫停綜合征所特有，而其他任何低氧性疾病不具備。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用CIH大鼠模型模擬OSAS，采用的間歇性低氧模式為9 min發(fā)生一次低氧，環(huán)境最低氧濃度降為6%左右，一次低氧持續(xù)的時(shí)間約45 s，每天8 h，連續(xù)低氧15 d，大鼠血壓出現(xiàn)明顯升高;與其他研究人員〔7〕采用的低氧模式相比，該模式的主要特點(diǎn)是：一次低氧持續(xù)約為45 s，其低氧程度比較嚴(yán)重，低氧發(fā)生的頻率約為5次/h，即每小時(shí)充入氮?dú)夂脱鯕獾牧肯鄬?duì)減少，而且低氧周期縮短一半，使整個(gè)模型的制作更加方便可行。

有研究表明，CIH可以使大鼠壓力感受器反射敏感性降低，化學(xué)感受性反射減弱，均反射性地引起交感神經(jīng)活動(dòng)增加，NE釋放增多，最終引起血壓升高。本實(shí)驗(yàn)采用在體記錄腎交感神經(jīng)活動(dòng)來(lái)反映交感神經(jīng)活動(dòng)的情況，并通過檢測(cè)血漿中NE的水平進(jìn)一步證實(shí)CIH可以引起交感神經(jīng)活動(dòng)的過度增強(qiáng)。

交感神經(jīng)活動(dòng)過度增強(qiáng)是各種高血壓的重要特征之一，對(duì)高血壓的發(fā)生發(fā)展起了重要的作用，間歇性低氧引起的高血壓可能與持續(xù)增強(qiáng)的交感神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)。有文獻(xiàn)〔8〕報(bào)道，OSAS患者和CIH大鼠血壓的升高均與頸動(dòng)脈竇神經(jīng)受到刺激，激活化學(xué)感受器反射，進(jìn)而使交感神經(jīng)活動(dòng)的增加有關(guān)。去除頸動(dòng)脈體，OSA和CIH引起的血壓升高均可被阻斷。一個(gè)完整的交感神經(jīng)系統(tǒng)是CIH誘發(fā)高血壓必不可少的部分。一些模擬CIH產(chǎn)生體循環(huán)高血壓的動(dòng)物模型的研究也提示OSAS引起血壓升高歸因于交感神經(jīng)系統(tǒng)興奮〔9〕。所以，降低交感神經(jīng)活動(dòng)可能是防治間歇低性氧引起的高血壓的重要靶點(diǎn)之一。

1 黃飛翔.阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征與高血壓的關(guān)系〔J〕.中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2007;5(8)：718-9.

2 Silverberg DS，Oksenberg A.Are sleep-related breathing disorders important contributing factors to the production of essential hypertension〔J〕.Curr Hypertens Rep，2001;3(3)：209-15.

3 Capone C，F(xiàn)araco G，Coleman C，et al.Endothelin 1-dependent neurovascular dysfunction in chronic intermittent hypoxia〔J〕.Hypertension，2012;60(1)：106-13.

4 Serebrovskaya TV，Manukhina EB，Smith ML，et al.Intermittent hypoxia：Cause of or therapy for systemic hypertension〔J〕.Exp Biol Med，2008;233(6)：627-50.

5 Costa-Silva JH，Zoccal DB，Machado BH.Chronic intermittent hypoxia alters glutamatergic control of sympathetic and respiratory activities in the commissural NTS of rats〔J〕.Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2012;302(6)：R785-93.

6 Zhong MK，Duan YC，Chen AD，et al.Paraventricular nucleus is involved in the central pathway of cardiac sympathetic afferent reflex in rats〔J〕.Exp physiol，2008;93(6)：746-53.

7 萬(wàn)南生，陳寶元，馮 靖，等.慢性間歇低氧對(duì)大鼠血壓和交感神經(jīng)興奮性的影響〔J〕.中國(guó)結(jié)核和呼吸雜志，2012;35(1)：29-32.

8 Silva AQ，Schreihofer AM.Altered sympathetic reflexes and vascular reactivity in rats after exposure to chronic intermittent hypoxia〔J〕.J Physiol，2011;589(6)：1463-76.

9 Zoccal DB，Bonagamba LGH，Oliveira FRT，et al.Increased sympathetic activity in rats submitted to chronic intermittent hypoxia〔J〕.Exp Physiol，2007;92(1)：79-85.

Effects of chronic intermittent hypoxia on blood pressure and sympathetic nerve activity in rats

LI Yan，ZHONG Ming-Kui，ZOU Kun，et al.
Department of Physiology，Anhui Medical University，Hefei 230032，Anhui，China

Objective To investigate the effects of chronic intermittent hypoxia(CIH)on blood pressure and sympathetic nerve activity in rats.Methods Male SD rats(n=40)were randomly divided into control and CIH groups.The conscious noninvasive method with tail cuff was performed in rats to record the systolic blood pressure(SBP)after exposure to 5 ，10，15 days of CIH.Mean arterial pressure(MAP)，heart rate(HR)and renal sympathetic nerve activity(RSNA)were recorded in vivo on PowerLab data-acquisition systems，while plasma norepinephrine(NE)was measured after CIH.Results SBP，MAP and RSNA were significantly enhanced in CIH group compared to those of control group after 15 days of CIH，and the plasma NE level of rats in CIH group was significantly higher than that of the control group.Conclusions CIH can induce increased blood pressure and sympathetic overactivity in rats.

Sleep apnea syndrome;Chronic intermittent hypoxia;Hypertension;Sympathetic nerve activity;Norepinephrine

R331.36

A

1005-9202(2012)23-51620-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.23.029

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81070066);安徽省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2010A176);安徽醫(yī)科大學(xué)博士科研基金(XJ200823)

1 寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院電生理科

鐘明奎(1968-)，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事心血管生理研究。

李 艷(1987-)，女，碩士，主要從事心血管生理研究。

〔2012-07-23收稿 2012-10-12修回〕

(編輯 曹夢(mèng)園)