持續(xù)高血壓狀態(tài)自發(fā)性高血壓大鼠血清代謝組學(xué)研究

吳佳蕓,李玲玲,喬佳君,朱春臨,李瑞菡,景瑞青,黃力

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué),北京 100029;2.中日友好醫(yī)院,北京 100029)

高血壓病是多基因與多因素共同作用、影響機(jī)體正常代謝的異質(zhì)性疾病。據(jù)預(yù)計(jì),到2025年,全球高血壓患者人數(shù)將增至15.6億[1]。高血壓是導(dǎo)致心血管病、慢性腎病、糖尿病等疾病的重要危險(xiǎn)因素。2010年,高血壓導(dǎo)致的人口死亡已超過(guò)全球人口總死亡的40%[2]。高血壓儼然已位列危及人類健康的疾病榜首,深入剖析其發(fā)病機(jī)理以便于尋找有效控壓、阻止其進(jìn)展的關(guān)鍵法門是亟待解決的重要問題。近些年來(lái),盡管學(xué)者們對(duì)高血壓發(fā)病的原因展開了大量的研究,但具體的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制尚未完全明確。代謝組學(xué)是通過(guò)高通量分析手段如1H核磁共振、液相色譜質(zhì)譜等研究機(jī)體體內(nèi)代謝特征的一種系統(tǒng)方法。與其他組學(xué)方法不同,代謝組學(xué)中代謝物及其濃度能全面表征分子表型,直接反映疾病狀態(tài)、細(xì)胞或組織的狀態(tài)與生化活性或?qū)λ┘哟碳せ蚋蓴_作出的反應(yīng)[3-4]。因此,其有望成為發(fā)現(xiàn)與高血壓發(fā)病相關(guān)的代謝物表型及進(jìn)一步挖掘其分子發(fā)病機(jī)制的有效方法。自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats,SHR)是高血壓研究中使用最廣泛、病理生理過(guò)程最接近于人類發(fā)病的動(dòng)物模型,通過(guò)對(duì)比其與血壓正常的魏-凱二氏大鼠(Wistar-Kyoto rats,WKY)可以識(shí)別出與高血壓病有關(guān)的變化[5]。

然而,目前以SHR為對(duì)象的代謝組學(xué)研究觀察時(shí)間大多為4周左右且多以比較藥物干預(yù)效果的研究為主[6-9],缺乏對(duì)于長(zhǎng)期高血壓狀態(tài)下SHR血清代謝組變化及特點(diǎn)的探索和研究。事實(shí)上,臨床中長(zhǎng)期處于高血壓狀態(tài)(血壓未控制或控制不達(dá)標(biāo))的患者常占據(jù)多數(shù)[10],且由于早期無(wú)癥狀,多數(shù)患者往往無(wú)法及時(shí)確診。而礙于倫理及諸多客觀因素限制,觀察持續(xù)高血壓狀態(tài)對(duì)人體血清代謝組學(xué)的改變與特點(diǎn)存在一定難度,因此本研究擬利用SHR模型,通過(guò)超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(ultrahigh performance liquid mass spectrometry and tandem mass spectrometry,UPLC-MS)的方法探究長(zhǎng)期高血壓狀態(tài)下血清代謝物變化,從小分子代謝層面闡釋持續(xù)血壓升高對(duì)SHR的影響,尋找高血壓病的潛在生物標(biāo)志物,挖掘高血壓致病的作用點(diǎn),為臨床診斷和治療高血壓提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

隨機(jī)獲取SPF級(jí)8周齡雄性SHR和同周齡雄性WKY大鼠各6只,SHR體重約180~200 g,設(shè)為模型組,WKY大鼠體重約185~205 g,設(shè)為對(duì)照組。所有大鼠均購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司【SCXK(京)2016-0006】。以標(biāo)準(zhǔn)飼料將所全部大鼠分籠飼養(yǎng)于中日友好醫(yī)院臨研所動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心SPF級(jí)實(shí)驗(yàn)室【SYXK(京)2016-0043】,每籠3只,環(huán)境適宜,溫度在(25±3)℃左右,濕度波動(dòng)于45%~55%之間,通風(fēng)良好,光照時(shí)間12 h按時(shí)交替,無(wú)異常噪音刺激,可自由獲取水和食物。動(dòng)物飼養(yǎng)全程均嚴(yán)格按照中日友好醫(yī)院倫理委員會(huì)要求(審批號(hào):No.180209)。

1.1.2 主要試劑與儀器

冷凍生理鹽水(0.9%NaCl);4%甲醛溶液;伊紅-蘇木素(hematoxylin-eosin,HE)染料;Masson三色染色液;標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純,昆明BioBioPha公司/德國(guó)Sigma-Aldrich公司);甲醇(色譜純,美國(guó)Merck公司,貨號(hào)I1014107923);乙腈(色譜純,美國(guó)Merck公司,貨號(hào)JB0886630)。

BP 2000小動(dòng)物無(wú)創(chuàng)血壓分析系統(tǒng)(美國(guó)Visitech Systems公司);石蠟切片機(jī)(日本SAKURA公司);臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司);正置光學(xué)顯微鏡(日本Olympus公司);QTRAP 6500+三重四級(jí)桿質(zhì)譜(美國(guó)SCIEX公司);超高效液相色譜(日本SHIMADZU公司);色譜柱(美國(guó)Waters公司)。

1.2 方法

1.2.1 一般特征

各組大鼠毛發(fā)顏色、營(yíng)養(yǎng)和精神狀態(tài)、體重、進(jìn)食飲水、打斗以及大便情況。

1.2.2 血壓

在大鼠清醒、環(huán)境安靜的前提下,每周于同一時(shí)間、同一通道將其置于39℃鼠BP2000平臺(tái)固定器中,放置約10 min(使大鼠適應(yīng)、尾動(dòng)脈充分?jǐn)U張),再測(cè)量其尾動(dòng)脈SBP。取第0、30、60、90、120天的血壓結(jié)果用于分析,其中每個(gè)時(shí)間點(diǎn)每組大鼠連續(xù)檢測(cè)20組收縮壓(systolic blood pressure,SBP)值,最終選取波形更理想的6組數(shù)據(jù)的均值作為計(jì)算值。

1.2.3 HE染色和Masson染色

3%戊巴比妥(1 mL/kg)腹腔注射使大鼠麻醉,腹主動(dòng)脈采血后用10 mL注射器抽取冷凍生理鹽水于左心房注入,灌注至主動(dòng)脈管腔接近呈于蛋白透明,迅速解離心臟,用冰鹽水再次清洗,其后垂直于心臟左室中軸約上中1/3處切取橫斷組織約1 cm,放入4%甲醛溶液中,固定24~72 h后進(jìn)行脫水、石蠟包埋、切片(3 mm),完成HE染色和Masson染色,封片后鏡下觀察。

1.2.4 血清采集及代謝組學(xué)檢測(cè)

禁食24 h,3%戊巴比妥(1 mL/kg)腹腔注射麻醉后經(jīng)腹主動(dòng)脈采血,室溫靜置2 h,3000 r/min離心10 min后取上清液,分裝后凍于-80℃。取出時(shí)先置于冰上解凍并混勻。取50 μL樣本并按照1∶3比例加入預(yù)冷的冰甲醇(含內(nèi)標(biāo))。渦旋3 min,12 000 r/min、4℃離心10 min后取上清液,同樣條件再離心5 min,得到上清液用于分析。

液相條件:HSST3 C18 1.8μm(2.1 mm×100 mm)色譜柱;柱溫40℃;流速0.4 mL/min;進(jìn)樣量2μL樣。流動(dòng)相A為水(0.04%乙酸):B為乙腈(0.04%乙酸);洗脫順序?yàn)? min,95∶5 V/V;11 min,5∶95 V/V;12 min,5∶95 V/V;12.1 min,95∶5 V/V和14 min,95∶5 V/V。同時(shí)為保證檢測(cè)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性,每10個(gè)檢測(cè)分析樣本中插入1個(gè)由所有樣本提取液混合而成的質(zhì)控樣本。質(zhì)譜條件:電噴霧離子源(electrospray ionization,ESI)溫度為500℃,離子源檢測(cè)分為正負(fù)離子模式,離子噴霧電壓分別為+5.5 kV和-4.5 kV,離子源氣體I設(shè)為55 psi,氣體II為60 psi,氣簾氣為25.0 psi。另,設(shè)置碰撞誘導(dǎo)電離參數(shù)為高。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后使用R包(www.r-project.org)完成主成分分析(principle component analysis,PCA)、聚類熱圖、Pearson相關(guān)性熱圖等,并利用MetaboAnalyst R完成正交偏最小二乘判別分析(orthogonal partial least square discriminant analysis,OPLS-DA)。在變量重要性投影(variable importance in projection,VIP)>1的篩選標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上用SPSS 22對(duì)上述差異性代謝標(biāo)志物進(jìn)行單變量統(tǒng)計(jì)分析,最終取VIP>1且P<0.05的代謝物作為標(biāo)志性差異代謝物。通過(guò)邁維代謝數(shù)據(jù)庫(kù)(Metware database,MWDB)數(shù)據(jù)庫(kù)和京東基因與基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)(http://www.genome.jp/kegg/)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其進(jìn)行注釋和通路富集分析。統(tǒng)計(jì)分析時(shí),符合正態(tài)分布的計(jì)量資料平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。兩組比較采用t檢驗(yàn),非正態(tài)計(jì)量資料采用非參數(shù)檢驗(yàn)。以P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠一般情況

模型組大鼠體重與對(duì)照組相比,飼養(yǎng)120 d后體重增加較少,兩組大鼠體重存在顯著差異(P<0.05)(見圖1);模型組大鼠毛發(fā)偏黃、粗糙欠光澤,精神較對(duì)照組亢奮,反應(yīng)迅速,對(duì)光、聲音等刺激敏感,情緒較為急躁,經(jīng)常打斗,部分皮膚可見抓痕或血痂且有咬人傾向,進(jìn)食多而飲水較少,大便成形且偏硬;對(duì)照組大鼠毛發(fā)較白且有光澤、精神平和、反應(yīng)適中、情緒溫和穩(wěn)定、打斗較少、飲水進(jìn)食均適中、大便較正常。

圖1 飼養(yǎng)120 d前后兩組大鼠體重比較Note.Compared with control group,*P<0.05.Figure 1 Comparison of rats weight before and after 120 d standard feeding

2.2 不同時(shí)間點(diǎn)兩組大鼠SBP比較

模型組大鼠SBP在第0、30、60、90、120天5個(gè)時(shí)間點(diǎn)均高于對(duì)照組(P<0.001),差異具有顯著性(見表1)。8~12周齡期間,對(duì)照組與模型組大鼠SBP均呈逐步升高趨勢(shì);對(duì)照組大鼠自12周齡開始SBP即趨于穩(wěn)定,至24周齡SBP變化很小;而模型組大鼠SBP則在經(jīng)歷12~16周齡的短暫穩(wěn)定期后,于20周齡時(shí)再次達(dá)到新高峰,后又趨于新的穩(wěn)定。

表1 各組大鼠各不同時(shí)間點(diǎn)SBP比較(±s,mmHg)Table 1 SBP of rats in each group at different time periods(±s,mmHg)

表1 各組大鼠各不同時(shí)間點(diǎn)SBP比較(±s,mmHg)Table 1 SBP of rats in each group at different time periods(±s,mmHg)

注:與對(duì)照組比較,***P<0.001。Note.Compared with the control group,***P<0.001.

組別Groups 0 d 30 d 60 d 90 d 120 d對(duì)照組Control group 166.33±5.47 181.00±13.08 179.67±12.47 179.83±6.31 178.67±6.86模型組Model group 212.33±10.65*** 220.50±6.25*** 221.83±10.96*** 229.33±6.74*** 230.17±7.86***P值P value <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

2.3 血管HE染色與心肌組織Masson染色結(jié)果

與對(duì)照組相比,模型組大鼠HE染色結(jié)果可見心肌組織排列紊亂,部分已失去正常形態(tài),肌間散布均質(zhì)粉染物質(zhì),提示心肌出現(xiàn)纖維化;肌間血管管壁增厚,管腔變窄,管腔周圍可見均質(zhì)粉染物質(zhì),提示血管周圍存在纖維化;同時(shí),心肌組織Masson染色結(jié)果顯示:模型組心肌組織較對(duì)照組而言,出現(xiàn)廣泛而大量的膠原纖維沉積(呈藍(lán)色)(見圖2)。

圖2 血管、心肌組織病理染色結(jié)果Figure 2 Pathological staining results of vessels and myocardium

2.4 血清UPLC-MS代謝輪廓譜

如圖3所示,正負(fù)離子模式下代謝輪廓譜比較,負(fù)離子模式下對(duì)照組和模型組之間差異較為明顯,而總離子流圖(total ions chromatography,TIC)也有較大區(qū)別,這提示兩組大鼠血清的代謝模式和代謝產(chǎn)物之間存在差異。

圖3 正負(fù)離子模式下對(duì)照組、模型組大鼠血清TIC圖Figure 3 Serum TIC of the control group and the model group under both negativeion and possitiveion modes

2.5 血清代謝物多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

三維PCA結(jié)果顯示,兩組大鼠血清代謝譜之間存在顯著差異(見圖4)。OPLS-DA得分圖結(jié)果更提示,模型組與對(duì)照組兩者的代謝模式也有明顯分離;而在OPLS-DA S-plot圖中,橫坐標(biāo)表示主成分與代謝物的協(xié)相關(guān)系數(shù),縱坐標(biāo)表示主成分與代謝物的相關(guān)系數(shù),越靠近右上角和左下角的代謝物表示其差異越顯著,紅色的點(diǎn)表明這些代謝物的VIP值≥1,綠色的點(diǎn)表示這些代謝物的VIP值<1,其中VIP值≥1且遠(yuǎn)離坐標(biāo)軸原點(diǎn)的點(diǎn)為優(yōu)先考慮的潛在生物標(biāo)志物(見圖5A,5B)。

圖4 三維PCA圖Figure 4 Three-dimentional PCA diagram

圖5 兩組OPLS-DA得分圖和S-plot圖Figure 5 OPLS-DA score plot and S-plot of the two groups

2.6 差異代謝物鑒定

最終共鑒定出組間潛在標(biāo)志性代謝差異物44個(gè),其中14個(gè)下調(diào),30個(gè)上調(diào)(見表2)。通過(guò)Z值圖可直觀地觀察到每個(gè)差異代謝物在不同組間的分布情況(綠色為對(duì)照組,橙黃為模型組)(見圖6A)。各個(gè)差異代謝物在兩組大鼠中血清中的相對(duì)含量如小提琴圖所示(圖6B)。差異代謝物聚類熱圖如圖6C所示,每行代表每個(gè)代謝物在不同組大鼠血清中的表達(dá)量,每列代表每個(gè)樣本中所有代謝物的表達(dá)量,樹狀圖表示的是不同血清樣本的各代謝產(chǎn)物之間的聚類關(guān)系(圖中紅色為上調(diào),綠色為下調(diào)),結(jié)果反映模型組較對(duì)照組有顯著差異。就有顯著差異的代謝物繪制Pearson相關(guān)性熱圖如圖6D,紅色表示正相關(guān)性較強(qiáng),綠色表示負(fù)相關(guān)性較強(qiáng)。

圖6 差異代謝物分析Note.A.Z value plot of significant metabolites.B.Violin graph of significant metabolites.C.Heatmap of significant metabolites’hierarchical clustering analysis.D.Heatmap of correlation significant metabolites.Figure 6 Analysis of significant metabolites

表2 差異性生物標(biāo)志物信息Table 2 Biological information of significant biomarkers

2.7 KEGG通路分析

通過(guò)KEGG對(duì)所有標(biāo)志性差異代謝物進(jìn)行功能注釋和通路富集分析,最終取P<0.05排名前20的信號(hào)通路繪制成氣泡圖,發(fā)現(xiàn):SHR的體內(nèi)代謝通路途徑主要涉及神經(jīng)活性受體配體相互作用、5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)突觸傳導(dǎo)通路、花生四烯酸(arachidonic acid,AA)代謝、煙酸和煙酰胺代謝、組氨酸代謝等代謝途徑(見圖7)。結(jié)合本研究結(jié)果和KEGG參考數(shù)據(jù)庫(kù)分析發(fā)現(xiàn),通路主要具體變化如下:(1)在神經(jīng)活性受體配體作用途徑中,前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、前列腺素D2(prostaglandin D2,PGD2)、代謝型谷氨酸受體(glutamate metabotropic receptors,GRMs)出現(xiàn)上調(diào);(2)在5-HT突觸傳導(dǎo)通路中環(huán)氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acid,EETs)、前列腺素(prostaglandins,PGs)、血栓素(thromboxanes,TXs)出現(xiàn)上調(diào),共同影響下游的信號(hào)傳導(dǎo)、神經(jīng)內(nèi)分泌活動(dòng)、鐵離子調(diào)節(jié)、突觸前抑制和AA代謝過(guò)程;(3)在AA代謝途徑中則主要出現(xiàn)了PGE2、PGD2、血栓烷素B2(thromboxane B2,TXB2)、15-氧化二十碳四烯酸(15-oxo-Eicosatetraenoic acid,15-oxo-ETE)、8,9-環(huán)氧二十碳三烯酸(8,9-epoxyeicosatrienoic acid,8,9-EET)的表達(dá)升高。

圖7 差異代謝物KEGG富集Figure 7 KEGG enrichment of significant metabolites

3 討論

高血壓病是遺傳與環(huán)境相互作用所致的疾病,目前其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。2015中國(guó)高血壓調(diào)查報(bào)告顯示,中國(guó)≥18歲居民高血壓患病粗率為27.9%,而控制率僅16.8%[11];持續(xù)的高血壓狀態(tài)會(huì)造成血管損傷致使動(dòng)脈斑塊形成或出現(xiàn)狹窄、心臟負(fù)荷變大引起左室肥厚、腎小球內(nèi)囊壓力增高導(dǎo)致腎纖維化,最終造成患者死亡。代謝組學(xué)是能夠直接反映機(jī)體疾病狀態(tài)與代謝物表型變化的系統(tǒng)方法,通過(guò)它尋找持續(xù)高血壓狀態(tài)下機(jī)體產(chǎn)生的變化和特點(diǎn)或許可以為高血壓的診治提供新的思考角度。本研究著眼于血清代謝組學(xué)對(duì)比發(fā)現(xiàn),持續(xù)性高血壓狀態(tài)SHR與對(duì)照組比較,除體重輕,血壓高,血管和心肌組織出現(xiàn)纖維化外,血清代謝組的最大改變是PGs、TXs、EETs、15-oxoETE、GRM的上調(diào),而這些物質(zhì)主要參與了神經(jīng)活性受體配體相互作用、5-HT突觸傳導(dǎo)通路、AA代謝等代謝途徑。

游離的AA經(jīng)環(huán)氧合酶(cyclooxygenase,COX)作用可生成PGs、前列環(huán)素和血栓素A2(thromboxane A2,TXA2)。TXA2不穩(wěn)定,在水溶液中可迅速降解為TXB2;此外,AA還可在不同亞型細(xì)胞色素P450單氧酶(cytochromes P450,CYPs)作用下產(chǎn)生多種環(huán)氧化物,如氧化EETs和羥基二十碳四烯酸(hydroxyeicosatetraenoic acids,HETEs),而HETEs經(jīng)特殊脫氫酶作用后可生成oxo-ETEs[12]。這些衍生物聯(lián)同AA均具有很強(qiáng)的生物活性,參與心血管系統(tǒng)的復(fù)雜調(diào)節(jié)過(guò)程。本研究中發(fā)現(xiàn)升高的PGs、TXs、EETs、15-oxo-ETE既是AA途徑過(guò)程的代謝產(chǎn)物,又分別影響神經(jīng)活性受體的激活和5-HT突觸信號(hào)的傳導(dǎo),在高血壓發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。首先,PGE2能夠介導(dǎo)血管舒縮,主要是通過(guò)與1-4型不同PGE2受體(E-Prostanoid receptors,EPs)的結(jié)合參與全身血壓的雙向調(diào)節(jié),若調(diào)節(jié)失衡則可能導(dǎo)致高血壓。既往研究顯示,PGE2可通過(guò)抑制具有血管收縮性的EP1引起的鈣離子內(nèi)流以及EP3介導(dǎo)的cAMP激活致使血管張力升高,發(fā)揮升壓作用;相反,其可通過(guò)結(jié)合血管松弛性EP2和EP4促進(jìn)胞內(nèi)合成cAMP激活腺苷酸環(huán)化酶途徑產(chǎn)生降壓效應(yīng)[13]。PGD2是在大鼠、人和其他哺乳動(dòng)物腦中發(fā)現(xiàn)的最為豐富的PGs,其參與體溫、睡眠和激素調(diào)節(jié),并具有抗血小板凝集、誘導(dǎo)血管舒張與調(diào)控炎癥的作用[14]。研究發(fā)現(xiàn),抑制PGD2合成和其信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)Krabbe’s病小鼠的神經(jīng)炎癥具有抑制作用[15];而PGD2又能通過(guò)增加局部的血流促進(jìn)炎癥的發(fā)展[14]。不僅如此,PGE2和PGD2在血管炎癥引起的動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中呈反向調(diào)節(jié),二者的平衡決定了COX的活性以及最終的結(jié)果是促炎還是抑炎[16]。TXs具有縮血管、升血壓及促血小板激活的作用。研究發(fā)現(xiàn),AA和TXB2濃度在高血壓患者中明顯升高且隨病情加重,二者的水平與血壓呈正相關(guān)[17-18];而TXA2可促進(jìn)血小板釋放5-HT和ADP引起血小板劇集,同時(shí)增強(qiáng)白細(xì)胞與內(nèi)皮之間的黏附加重血管炎癥。此外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,過(guò)表達(dá)CYP表氧化酶基因可升高EETs并有效降壓,而使用藥物抑制該酶活性則可回升血壓[19];通過(guò)抑制EETs水解酶活性升高EETs同樣可以使血壓下降[20]。研究發(fā)現(xiàn),oxo-ETEs是過(guò)氧化物增殖酶體受體 (peroxisome proliferator-activated receptors,PPARs)的內(nèi)源性配體[12],而PPARs的激活對(duì)SHR血壓升高和靶器官損害均有抑制作用[21]。單核和巨噬細(xì)胞的激活可引起15-oxo-ETE的產(chǎn)生[22],且15-oxo-ETE被發(fā)現(xiàn)可抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖,可能具有抑制血管生成的作用[12]。除此之外,CYPs的氧化代謝產(chǎn)物可抑制血小板COX活性,降低TXs水平,抑制血小板聚集,降低血壓;而PGD2可在維持與ADP、5-HT等促血小板凝集因子的平衡中與CYPs系統(tǒng)發(fā)揮協(xié)同作用。由此可見,AA代謝途徑在高血壓發(fā)病中具有復(fù)雜的多面效應(yīng),本研究中SHR血壓的升高是AA代謝途徑中諸多活性物質(zhì)綜合作用的共同結(jié)果。

GRM的上調(diào)是本研究中的血清代謝組的另一重要改變。GRM是G蛋白偶聯(lián)受體超家族的一員,其可與興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸結(jié)合并參與調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸活動(dòng)與交感信號(hào)輸出繼而影響血管的舒縮和壓力。研究發(fā)現(xiàn),下丘腦室旁核(paraventricular nucleus,PVN)中升高的谷氨酸會(huì)刺激引起SHR交感神經(jīng)信號(hào)外流的增加,并且PVN中I型GRM的活性增強(qiáng)可直接促進(jìn)SHR交感性血管收縮激活,使血壓升高[23];而PVN中II型GRM的激活則可通過(guò)減少谷氨酸能信號(hào)傳入抑制交感活性[24]。下丘腦中的AT1受體可經(jīng)由內(nèi)源性配體激活后參與維持GRM活性,并通過(guò)升高蛋白激酶C水平增強(qiáng)高血壓動(dòng)物模型的交感信號(hào)輸出,抑制內(nèi)源性AT1受體和蛋白激酶C活性進(jìn)而降低高血壓動(dòng)物的血壓和減少交感神經(jīng)放電[25]。此外,本研究也進(jìn)一步證實(shí)了5-HT信號(hào)傳導(dǎo)通路在高血壓中的作用。研究顯示,中樞與外周的5-HT活性和水平與整個(gè)脈管系統(tǒng)密切相關(guān),也與高血壓聯(lián)系緊密;而其發(fā)揮作用的關(guān)鍵在于其與血管上各種5-HT受體的親和力,不同的受體介導(dǎo)的作用不同[26]。如5-HT 2A具有很強(qiáng)的縮血管作用,而5-HT 1B/1D受體可以通過(guò)介導(dǎo)抑制交感神經(jīng)末端釋放去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)減弱血管收縮[27]。腦內(nèi)5-HT參與調(diào)節(jié)血壓很可能是通過(guò)改變傳出神經(jīng)的交感活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其過(guò)程十分復(fù)雜且根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和研究對(duì)象不同而不同,甚至雙向矛盾。如靜脈注射5-HT水平可引起大鼠外周交感活性信號(hào)減低進(jìn)而出現(xiàn)血壓下降[28],而向大鼠腦室內(nèi)注射5-HT可引發(fā)高血壓[29]。位于中線延髓的5-HT神經(jīng)元激活會(huì)引起血壓下降和交感神經(jīng)放電減少[30];而位于前海馬區(qū)的孤立束狀核或中縫核群的5-HT信號(hào)會(huì)升高血壓[31]。外周5-HT主要通過(guò)調(diào)節(jié)交感神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控血管和血壓。交感神經(jīng)末梢可釋放NE等引起血管平滑肌收縮,而NE的釋放受含5-HT在內(nèi)的負(fù)反饋系統(tǒng)的調(diào)節(jié)[32]。此外,5-HT還參與調(diào)節(jié)谷氨酸能神經(jīng)元活動(dòng)調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng),但具體的生理作用過(guò)程尚未完全清楚[33]。

綜上所述,AA代謝、GRM以及5-HT介導(dǎo)的神經(jīng)傳導(dǎo)效應(yīng)在持續(xù)高血壓狀態(tài)SHR的血壓升高與高血壓病的發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮了多重效應(yīng),這3條途徑中產(chǎn)生的代謝物之間存在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)交互作用,共同影響高血壓病的進(jìn)展。然而,本實(shí)驗(yàn)中代謝產(chǎn)物發(fā)生變化調(diào)動(dòng)的多維網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)理仍需全面系統(tǒng)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以闡明,5-HT調(diào)節(jié)劑或COX抑制劑用于調(diào)控血壓的可行性和效果也有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證與觀察。