頸動脈竇壓力感受器電刺激對肥胖相關(guān)性高血壓大鼠的影響

舒 玲 胡邦望 陳 潔 代地林 余 巧 王 靜 包明威

近年來肥胖相關(guān)性高血壓的發(fā)生率顯著增加，研究表明，世界各地不同人群的體重指數(shù)(BMI)與收縮壓和舒張壓幾乎呈線性相關(guān)[1]。超重和肥胖約占原發(fā)性高血壓風(fēng)險(xiǎn)的65%～75%；每年約有760萬例過早死亡是由于無法控制的高血壓，這是心血管疾病死亡的頭號危險(xiǎn)因素[2]。

肥胖相關(guān)性高血壓的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，主要包括遺傳和環(huán)境因素、交感神經(jīng)系統(tǒng)(sympathetic nervous system，SNS)激活、腎臟和腎上腺功能、內(nèi)皮功能障礙、脂肪因子和胰島素抵抗。而將肥胖與血壓升高聯(lián)系起來的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制是SNS激活[3]。眾多研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者的腎臟和骨骼肌在內(nèi)的各種組織中SNS活性升高，予以α或者β受體阻滯劑，或者中樞性α2受體阻滯劑可樂定，可以明顯降低肥胖相關(guān)性高血壓動物模型的血壓[4]。

近年來，通過非藥物手段調(diào)節(jié)交感神經(jīng)系統(tǒng)來治療心血管疾病已成為一大熱點(diǎn)，包括腎臟去神經(jīng)支配術(shù)、腎交感神經(jīng)消融、迷走神經(jīng)電刺激、頸動脈竇壓力感受器電刺激(CBS)，其中CBS在改善犬慢性心力衰竭、心律失常等方面顯示出良好的效果及安全性[5, 6]。同時(shí)在耐藥性高血壓患者中，頸動脈竇壓力感受器電刺激也展現(xiàn)出良好的降壓效果[7]。因此，本研究假設(shè)CBS在肥胖相關(guān)性高血壓大鼠模型中可通過抑制交感神經(jīng)系統(tǒng)過度激活發(fā)揮降壓減重等有益作用。

材料與方法

1.實(shí)驗(yàn)動物：7周齡雄性SD大鼠20只，購自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)有限公司，體質(zhì)量180～200g，飼養(yǎng)于SPF屏障中，自由飲食，光照/黑暗時(shí)間為12h/12h，溫度為22±2℃。普通飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后開始實(shí)驗(yàn)，對所有大鼠每周進(jìn)行體質(zhì)量及血壓的測量。模型組10只：予以高脂飼料喂養(yǎng)(D12492，北京華阜康生物科技有限公司)，飲用10%的果糖水(大連美侖生物技術(shù)有限公司)；正常對照組10只：繼續(xù)普通飼料喂養(yǎng)，飲用純凈水；持續(xù)喂養(yǎng)4周，對照組與模型組體重比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義且實(shí)驗(yàn)組中收縮壓SBP≥150mmHg(1mmHg=0.133kPa)，被定義為肥胖高血壓模型。模型組的10只大鼠隨機(jī)均分為兩組：①不予以CBS刺激的肥胖高血壓(OH-sham)組；②肥胖高血壓伴CBS(OH-CBS)組。同時(shí)正常對照組的10只大鼠隨機(jī)均分為兩組：③ 不予以CBS刺激的普通飼養(yǎng)(C-sham)組；④普通飼養(yǎng)伴CBS(C-CBS)組。第4周末所有大鼠進(jìn)行CBS儀器植入術(shù)，C-sham與OH-sham組CBS儀器不發(fā)放刺激，C-CBS與OH-CBS組CBS儀器發(fā)放刺激，持續(xù)8周，第12周末取材檢測。

2.實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：主要儀器包括大鼠無創(chuàng)血壓儀(CODA-HT2，美國Kent公司)，多道電生理記錄儀(4/35，澳大利亞 ADInstruments 公司)，CBS刺激儀(G3NIX-1010，杰升生物科技有限公司)，胰島素檢測Elisa試劑盒(JYM0620Ra，武漢基因美生物科技有限公司)。

3.植入CBS刺激儀：在全身麻醉下，于大鼠頸部正中切口，分離右側(cè)頸動脈竇并用卡夫電極包繞，卡夫電極與CBS刺激儀相連，并將CBS刺激儀固定于大鼠背部皮下。CBS刺激儀功能參數(shù)：脈沖：頻率10Hz、寬度1ms、幅度3.2V；模型：每個(gè)循環(huán)內(nèi)4min ON,1min OFF。

4.大鼠血壓測量：將大鼠置于固定盒中，放置在37℃恒溫加熱板上預(yù)熱10min，保證大鼠溫暖舒適且尾部血流充分。將測壓阻斷環(huán)和加壓袖帶套在大鼠尾巴根部，使用美國肯特動物無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)測定大鼠血壓。每只大鼠重復(fù)測量5次，取平均值。

5.空腹血糖及體表心電圖檢測：于12周末，大鼠禁食12h，尾靜脈采血測空腹血糖，2%戊巴比妥鈉40mg/kg腹腔給藥，麻醉后使用多道電生理記錄儀記錄大鼠麻醉狀態(tài)下的體表心電圖。

6.標(biāo)本留取檢測血、尿相關(guān)指標(biāo)：處死前24h將所有大鼠單只置入代謝籠中，收集24h尿液，檢測24h尿鈉含量。麻醉后經(jīng)腹主動脈取血，檢測血清尿素(urea)、肌酐(Cr)、尿酸(UA)；用ELISA法測定血清胰島素水平。

7.內(nèi)臟脂肪含量測量：于12周末取材，大鼠處死后，取出全部附睪、腹膜后、腹股溝脂肪稱重。

結(jié) 果

1.CBS刺激對肥胖相關(guān)性高血壓大鼠血壓和心率的影響：予以高脂飲食和10%果糖水喂養(yǎng)后，第3周模型組(OH-CBS、OH-sham組)的平均動脈壓顯著高于對照組(C-CBS、C-sham組)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；第5周開始予以CBS刺激，3周后OH-CBS組的平均動脈壓開始顯著低于OH-sham組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。予以CBS干預(yù)后，C-CBS組與C-sham組平均動脈壓比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖1)。第12周末OH-CBS組的心率較OH-sham組顯著降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)，C-CBS與C-sham組心率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與C-sham組比較，OH-sham組心率有上升趨勢，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

圖1 12周內(nèi)大鼠平均動脈壓的變化與OH-sham組比較，*P<0.05；與OH-CBS組比較，#P<0.05

表1 CBS刺激8周后大鼠心率、血urea、Cr、urea/Cr、UA的變化

2.CBS刺激對肥胖相關(guān)性高血壓大鼠體質(zhì)量及內(nèi)臟脂肪含量的影響：予以高脂飲食和10%果糖水喂養(yǎng)3周后，模型組(OH-CBS、OH-sham)組的體質(zhì)量明顯高于對照組(C-CBS、C-sham)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖2A)。予以CBS刺激3周后，OH-CBS組體質(zhì)量顯著低于OH-sham組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖2A)；C-CBS組體質(zhì)量較C-sham組有下降趨勢，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。第12周末OH-sham組內(nèi)臟脂肪含量顯著高于C-sham組；OH-CBS組內(nèi)臟脂肪含量較OH-sham組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OH-sham組 vs C-sham組，35.32±4.06g vs 12.35±3.94g，P<0.05；OH-CBS組 vs OH-sham組，18.38±3.87g vs 35.32±4.06g，P<0.05)；C-CBS組與C-sham組內(nèi)臟脂肪含量比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖2B)。

圖2 大鼠體質(zhì)量變化及12周末內(nèi)臟脂肪含量A.12周內(nèi)大鼠體質(zhì)量，與OH-sham組比較，*P<0.05；與OH-CBS組比較，#P<0.05；B.內(nèi)臟脂肪含量

3.CBS刺激對肥胖相關(guān)性高血壓大鼠空腹血糖及血清胰島素水平的影響：第12周末檢測各組大鼠空腹血糖水平發(fā)現(xiàn)，OH-sham組空腹血糖顯著高于C-sham組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OH-sham組 vs C-sham組，4.44±0.29mmol/L vs 3.50±0.31mmol/L，P<0.05)。予以CBS刺激后OH-CBS組空腹血糖較OH-sham組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OH-CBS組 vs OH-sham組，3.70±0.43mmol/L vs 4.44±0.29mmol/L，P<0.05)；C-CBS組空腹血糖較C-sham組有降低趨勢，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖3A)。第12周末檢測各組大鼠血清胰島素水平，發(fā)現(xiàn)OH-sham組血清胰島素水平明顯高于C-sham組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OH-sham組 vs C-sham組，14.47±0.68mU/L vs 9.98±1.23mU/L，P<0.01，圖3B)。予以CBS刺激后，與OH-sham組比較,OH-CBS組血清胰島素水平顯著降低，同時(shí)C-CBS組血清胰島素水平較C-sham組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OH-CBS組 vs OH-sham組，10.31±0.85mU/L vs 14.47±0.68mU/L，P<0.01；C-CBS組 vs C-sham組，8.30±0.24mU/L vs 9.98±1.23mU/L，P<0.05，圖3B)。

圖3 12周末大鼠空腹血糖及血清胰島素水平A.空腹血糖；B.血清胰島素水平

4.CBS刺激對肥胖相關(guān)性高血壓大鼠24h尿鈉及血清尿素、肌酐(Cr)、urea/Cr、尿酸(UA)水平的影響：第12周末OH-sham組24h尿鈉明顯少于C-sham組，予以CBS刺激后OH-CBS組24h尿鈉較OH-sham組顯著增多，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OH-sham組 vs C-sham組，0.35±0.12mmol/24h vs 2.46±0.49mmol/24h，P<0.01；OH-CBS組 vs OH-sham組，1.14±0.73mmol/24h vs 0.35±0.12mmol/24h，P<0.05，圖4)；C-CBS組24尿鈉與C-sham組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖4)。第12周末發(fā)現(xiàn)各組之間urea和Cr比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)；與C-sham組比較，OH-sham組urea/Cr明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)，予以CBS干預(yù)后，OH-CBS組urea/Cr較OH-sham組有升高趨勢，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。與C-sham組比較，OH-sham組和OH-CBS組血清尿酸水平顯著增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)；予以CBS刺激后，OH-CBS組尿酸水平較OH-sham組以及C-CBS組較C-sham組均有升高趨勢，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

圖4 12周末大鼠24h尿鈉含量

討 論

本研究為CBS對肥胖相關(guān)性高血壓的有益影響提供了依據(jù)，CBS可以顯著降低肥胖高血壓大鼠的血壓，減輕其體重，改善空腹血糖，降低血清胰島素水平等。研究表明，交感神經(jīng)過度激活參與肥胖高血壓的發(fā)生、發(fā)展[8, 9]。交感神經(jīng)纖維分布在血管、心臟和腎臟的各個(gè)區(qū)域，SNS的激活可以在數(shù)秒內(nèi)引起血壓升高，SNS活性的突然抑制可使血壓迅速下降。因此，各種反射機(jī)制、中樞神經(jīng)系統(tǒng)缺血或大腦高級中樞的激活而引起SNS活動的變化，為血壓提供了強(qiáng)有力的、快速的調(diào)節(jié)。SNS還在血壓的長期調(diào)節(jié)和高血壓的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。腎血管、腎小球旁器和腎小管廣泛存在交感神經(jīng)支配，這些神經(jīng)的過度激活會導(dǎo)致鈉潴留、腎素分泌增加以及腎臟壓力性利尿障礙。腎交感神經(jīng)(renal sympathetic nerve, RSN)的激活通常不足以導(dǎo)致腎血流量或GFR的顯著減少。然而，即使是RSN活動的輕微增加，也會刺激腎素分泌和腎小管對鈉的重吸收[10]。因此，RSN通過各種反射機(jī)制和較高的中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以長期調(diào)節(jié)血壓。刺激頸動脈竇壓力感受器可增強(qiáng)頸動脈竇神經(jīng)傳入沖動，經(jīng)神經(jīng)回路反饋調(diào)節(jié)可抑制交感神經(jīng)活動。本研究也證實(shí)，CBS刺激3周后OH-CBS組的平均動脈壓顯著低于OH-sham組，而實(shí)驗(yàn)中第5周各組血壓的降低可能是手術(shù)創(chuàng)傷的影響。

本研究結(jié)果顯示肥胖高血壓組24h尿鈉顯著降低，說明肥胖高血壓組腎臟排鈉功能障礙，對鈉的重吸收增加，這可能是肥胖引起血壓升高的主要原因，而CBS可以明顯改善肥胖高血壓組的腎臟排鈉功能。研究表明，肥胖患者需要更高的血壓來維持鈉平衡，這表明腎臟壓力性利尿功能受損[11]。在體重增加的過程中，至少有3個(gè)因素會損害腎臟排鈉功能引起血壓升高：①內(nèi)臟脂肪及腎竇脂肪對腎臟造成的物理性壓迫；②RAAS系統(tǒng)激活；③SNS激活，尤其是RSN活性增加。此外，在肥胖人群中高血壓的早期，檢測腎臟中NE的溢出，表明RSN激活參與肥胖高血壓的發(fā)生、發(fā)展[4]。CBS能持續(xù)抑制RSN和促進(jìn)尿鈉排泄，因此，在肥胖相關(guān)性高血壓的大鼠模型中，CBS可顯著降低血壓。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥胖高血壓大鼠伴有明顯的高胰島素血癥及空腹血糖受損，予以CBS刺激后可以改善該現(xiàn)象。肥胖相關(guān)性高血壓的發(fā)生、發(fā)展與高胰島素血癥和胰島素敏感度降低有關(guān)[12,13]。其內(nèi)在機(jī)制為：(1)胰島素抵抗促進(jìn)脂肪分解，導(dǎo)致更多游離脂肪酸的釋放，從而引起代謝異常、氧化應(yīng)激和血管功能障礙。急性高胰島素血癥還可引起交感神經(jīng)活動增加。(2)胰島素具有一定的抗利尿作用、增強(qiáng)內(nèi)源性血管收縮劑的作用以及刺激血管平滑肌的生長。最近也有研究表明，在內(nèi)臟脂肪增多的前提下，胰島素抵抗能促進(jìn)腎小管對鈉和尿酸的重吸收，內(nèi)臟脂肪含量與血清尿酸水平呈正相關(guān)[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，予以CBS刺激能顯著降低內(nèi)臟脂肪含量但對血清尿酸水平無影響，甚至有增加的趨勢。有研究表明果糖的代謝增加了尿酸的產(chǎn)生，CBS刺激可能促進(jìn)果糖的代謝從而導(dǎo)致尿酸水平有增加趨勢，這種機(jī)制可能獨(dú)立于胰島素抵抗及內(nèi)臟脂肪含量對血清尿酸的影響[15]。

綜上所述，本研究證實(shí)CBS通過降低交感神經(jīng)張力對治療肥胖相關(guān)性高血壓有明顯的積極作用。還需要進(jìn)一步研究來明確交感神經(jīng)抑制對改善肥胖引起的心血管及代謝疾病的內(nèi)在機(jī)制。本研究以肥胖相關(guān)的SNS活動為靶點(diǎn)，為治療肥胖相關(guān)性疾病提供新的干預(yù)策略。