老齡化自發性高血壓模型大鼠與SD大鼠升主動脈蠕變特性

李亞軍 王亞芬 羅 民

(吉林大學數學學院，吉林 長春 130036)

有學者對動脈血管的力學性質進行研究，得到升主動脈的應力松弛、蠕變數據和曲線、應力應變與時間的變化規律，以及人尸體升主動脈歸一化應力松弛函數和歸一化蠕變函數，認為動脈血管不是彈性體，而是黏彈性體〔1～4〕。于波等〔5〕研究認為動脈粥樣硬化對大鼠升主動脈蠕變特性具有一定的影響。但老齡高血壓模型動物升主動脈蠕變研究鮮有報道。鑒于此，本文對正常SD大鼠升主動脈和老齡自發性高血壓大鼠(SHR)升主動脈進行蠕變實驗，對比分析SD大鼠和SHR升主動脈的蠕變特性。

1 材料與方法

1.1 材料 健康4月齡雄性SD大鼠15只，體質量280～300 g，12月齡雄性SHR大鼠15只，體質量280～300 g，由長春高新醫學動物實驗中心〔動物許可證號:SCXK(吉)2003-0004〕提供。動物飼養室自然光照，溫度20℃，相對濕度40%。

1.2 動物分組與血壓測量 4月齡SD大鼠15只設為青年組，12月齡SHR大鼠15只設為老齡組，兩組大鼠處死前連續3 d測尾動脈1次，青年SD大鼠對照組大鼠收縮壓為(116.4±4.8)mmHg、老齡SHR大鼠對照組為(180±6.2)mmHg。實驗前禁食過夜，自由飲水，飼養5 d后以10%水分氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，以腹主動脈放血法處死大鼠，取出大鼠升主動脈每組各15個標本，以生理鹽水浸濕的布包裹標本，置于生理鹽水槽中，在4℃環境下保存備用。

1.3 蠕變實驗 實驗前取出兩組大鼠升主動脈在常溫下解凍，以手術刀切取試樣，長 9.8～10.2 mm，直徑1.08～1.12 mm，蠕變實驗設備為日本島津AG-10TA電子萬能試驗機，按參考文獻〔6〕的方法分別對每個標本反復加-卸載10次，預調處理后進行實驗。將試樣置于裝有生理鹽水(pH7.4)的有機玻璃缸內，將有機玻璃缸置于試驗機工作臺上，試樣上端與上夾頭連接，下端與下夾頭連接，試驗機帶有－35℃ ～250℃環境溫箱，可自動調節溫度和保持恒溫。實驗在(36.5±0.5)℃溫度場下進行。以0.01 mPa/s的應力增加速度對試樣施加常應力，當SD組應變達到22.6%，應力達到16.0 kPa，SHR組應變達到21.3%，應力達到16.0 kPa時使應力保持恒定，應變隨時間改變，不斷上升，計算機程序設定實驗時間為7 200 s。達到設定時間后打印機自動打印出實驗數據和曲線。

2 結果

青年組升主動脈7 200 s上升了3.6%、老齡組升主動脈7 200 s應力上升了2.9%，青年對照組升主動脈7 200 s上升量大于老齡組(P＜0.05)。兩組大鼠升主動脈蠕變曲線是以指數關系變化的。蠕變實驗最初1 200 s應變上升較快，之后應變緩慢上升，達到7 200 s時蠕變曲線基本趨于水平。見圖1、圖2。

由圖1可知蠕變曲線是以脂數關系變化的，因此設:

分別將兩組試樣蠕變實驗數據代入(2)式，解出兩組試樣的a、b值，將兩組試樣的a、b值分別代入(1)式得出兩組試樣的歸一化蠕變函數方程如下:

3 討論

蠕變開始變化速度快，說明升主動脈試樣固有的膨脹壓小于局部壓力，水分向外溢出的速度快，隨著動脈內液不斷流出，動脈的膨脹壓與局部壓力減小，因此后期曲線平緩，最后達到相對平衡。

動脈的內層分為兩部分，最內層和血液相接觸的是內皮細胞，它不僅影響血管的生理，并可能參與某些疾病的病理過程，它的機械性質相當脆弱，但是有很強的再生能力。內皮細胞外是一層分岔的彈性纖維內彈性層，中層是肌肉層，通常是動脈壁中最厚的一層，可分為若干同心的彈性層殼，由一些膠原纖維和彈性纖維穿過層殼上的窗口，以三維形式將層殼緊緊連接在一起。平滑肌細胞總是和彈性纖維相連接，膠原纖維似乎是獨立的。在收縮狀態下，血管層殼內膠原纖維隨機地屈曲，但是受張時呈螺旋構造。血管外層是松散的結締組織。血管壁的力學性質主要取決于中層，后者又取決于其中膠原纖維、彈性纖維和平滑肌的性質、含量及空間結構。在低應力下，承載的主要是彈性纖維和平滑肌;而高應力時，膠原纖維是主要的承載體〔7〕。高血壓是高應力狀態，表現出非均勻性動脈血管的結構和功能中產生一定的變化，即血管結構重建和功能重建，這種重建又導致組織內部的應力重新分布，改變血管的力學性質〔8〕。分析認為，由于高血壓后導致動脈血管的膠原纖維，彈性纖維的含量、排列方向和構型發生改變，所以其蠕變特性發生了改變，在恒應力作用下應變隨時間的變化規律發生改變，降低了應變上升量，說明血管的彈性降低，硬度增加，如不加以預防極易引起心血管等疾病。

1 胡淑賢.高血壓的運動療法〔J〕.現代閱讀，2012;11:119.

2 程新平.拉西地平聯合貝那普利治療老齡高血壓患者的效果分析〔J〕.中國現代醫生，2012;50(14):153-4.

3 朱竹先，張子強，苗 華.纈沙坦對老齡高血壓大鼠腎臟重構及MMP-9、c-fos表達的影響〔J〕.中國老年學雜志，2011;31(19):3721-3.

4 黃麗紅，馬洪順.升主動脈粘彈性實驗研究〔J〕.生物醫學工程學雜志，2003;20(1):38-40.

5 于 波，李新穎，馬洪順.實驗大鼠動脈粥樣硬化模型升主動脈蠕變的實驗研究〔J〕.生物醫學工程研究，2009;28(3):219-22.

6 沈 哲，孫長江，馮鐵鍵，等.實驗動物臂叢神經的拉伸力學特性〔J〕.中國組織工程與臨床康復，2010;14(20):3730-3.

7 馬洪順，陸 有，王曉晨，等.骨質疏松對骨生物力學性質影響實驗研究〔J〕.中國生物醫學工程學報，2003;22(4):364-9.

8 姜宗來，何光篪.犬冠狀動脈及有關動、靜脈顯微結構成分的定量分析〔J〕.解剖學報，2003;21(2):350-2.