破壞前庭器官對壓力感受性反射敏感性的影響

蘭 艷，姜 憲，2，楊彥召，李麗威，金 婧，金元哲＊

（1．延邊大學醫(yī)學院 生理學與病理生理學教研部，長白山生物資源與功能分子教育部重點實驗室，吉林 延吉133000；2．延邊大學附屬醫(yī)院 耳鼻咽喉科，吉林 延吉133000；3．首爾國立大學校 醫(yī)科大學 病理學教研室，韓國 首爾110－799）

前庭系統(tǒng)由前庭感受器、前庭神經(jīng)、前庭核群和相應(yīng)的投射通路所組成。在體內(nèi)主要參與前庭－眼球反射、前庭－脊髓反射和前庭－內(nèi)臟放射［1］。在前庭－內(nèi)臟反射中，前庭系統(tǒng)對心血管活動的影響已成為近年來研究的熱點內(nèi)容［2，3］。美國科學家 Doba和Reis首次報道［4］，前庭系統(tǒng)參與直立性低血壓的調(diào)節(jié)。在人和動物實驗中發(fā)現(xiàn)，給予前庭系統(tǒng)電刺激或其它形式的刺激均能引起交感神經(jīng)系統(tǒng)活性的增強［5］。許多研究已經(jīng)證實，不依賴于壓力反射的前庭交感神經(jīng)反射通路存在于不同的物種中［6］。

眾所周知，壓力感受性反射是動物調(diào)節(jié)血壓的重要的神經(jīng)反饋機制。Yates等［7］認為，來自外周前庭器官的信號經(jīng)前庭神經(jīng)核（vestibular nucleus，VN）后可能通過心血管調(diào)控的經(jīng)典途徑－壓力感受性反射來影響血壓。但是其詳細的中樞途徑尚不清楚。壓力反射敏感性（baroreflex sensitivity，BRS）是血壓變化導致反射性心率變化敏感程度的一種指標，能較好地反映血壓變化所引起的心血管自主神經(jīng)的功能狀態(tài)。

本實驗室的前期研究發(fā)現(xiàn)，硝普鈉（Sodium nitroprusside，SNP）誘發(fā)的急性低血壓導致VN區(qū)谷氨酸含量和c－Fos表達增加，而這些作用被破壞外周前庭器官所消除［8，9］。這些結(jié)果提示，SNP誘發(fā)的急性低血壓通過外周前庭感受器官影響VN區(qū)神經(jīng)元的活動。但是前庭神經(jīng)系統(tǒng)是否參與繼發(fā)性血壓調(diào)節(jié)，前庭系統(tǒng)和壓力感受性反射之間的相關(guān)性等尚不清楚。

本實驗觀察了破壞雙側(cè)外周前庭器官和減壓反射對壓力感受性反射敏感性的影響，借以探討前庭器官與壓力感受性反射的關(guān)系。

1 材料與方法

1．1 實驗動物及分組 實驗選用清潔級雄性大鼠40只，體重220－250g，由吉林大學白求恩醫(yī)學部實驗動 物 科 提 供 ［許 可 證 號 碼：SCXK（吉）－2011－0004］。將大鼠隨機分為正常組（Normal group）（n＝8）、假手術(shù)組（Sham group）（n＝16）和手術(shù)組（n＝16）。手術(shù)組和假手術(shù)組又進一步分為BL組和SAD組。

1．2 雙側(cè)迷路破壞 大鼠10%水合氯醛（300mg／kg）腹腔注射麻醉，取側(cè)俯臥位，將對氨基苯胂酸鹽（Sigma公司產(chǎn)品，用0．3mol／L 碳酸鈉溶液配成100mg／m1）溶液0．3ml從雙側(cè)外耳穿透鼓膜注入中耳，放入脫脂棉球填塞，動物仰臥位頭部放低，使藥物持續(xù)緩慢吸收。模型制備48小時后用于實驗，假手術(shù)組注射等量生理鹽水。

1．3 壓力感受器去除 大鼠10%水合氯醛（300 mg／kg）腹腔注射麻醉，取仰臥位，做頸部正中切口，小心剝離頸部的血管和肌肉，分離雙側(cè)主動脈神經(jīng)并予以切斷。精心剝離和暴露頸動脈竇區(qū)后，用10%的苯酚溶液涂擦局部，以清除該區(qū)的竇神經(jīng)，縫合切口。模型制備24小時后用于實驗，假手術(shù)組在同樣條件下施行手術(shù)，只暴露神經(jīng)但不分離與切斷。

1．4 壓力感受性反射的誘發(fā)及敏感性的測定 大鼠用10%水合氯醛（300mg／kg）腹腔注射麻醉，經(jīng)股靜脈插入灌有生理鹽水的聚乙烯管，用于靜脈給藥；股動脈內(nèi)插入灌有肝素鈉溶液（50U／ml）的導管連接于壓力換能器，并連接到RM6240生物機能實驗系統(tǒng)，記錄動脈血壓和心率。3min內(nèi)通過股靜脈灌流 PE（15μg／kg／min）和 SNP （15μg／kg／min）來誘發(fā)壓力感受性反射。實驗中隨機給予PE和SNP靜脈灌注，在3min內(nèi)分別使血壓增高和降低30－40mmHg。兩次給藥間隔至少30min，使動物血壓回到給藥前水平并穩(wěn)定一段時間后再進行下一次實驗。參照Smyth方法［10］，以壓力感受性反射前后的心率與平均動脈壓變化值之比（△HR／△MAP，單位bpm／mmHg）作為衡量此反射敏感性的指標。

1．5 統(tǒng)計學處理 數(shù)據(jù)用mean±SEM表示，用SPSS 11．5統(tǒng)計軟件，統(tǒng)計學處理采用單因素方差分析，以P＜0．05定為有顯著性差異。

2 結(jié)果

2．1 BL和SAD后大鼠行為學表現(xiàn)

大鼠雙側(cè)迷路破壞后，主要表現(xiàn)為行為慌張、站立不穩(wěn)等體征。壓力感受器去除大鼠活動減少，攝食、攝水減少，而且死亡率較高，可達50%左右。

2．2 脈灌流PE和SNP對血壓和心率的影響

正常大鼠誘發(fā)壓力感受性發(fā)射前的平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP）為 97．69±6．10 mmHg，心率為409．22±5．69次／min。靜脈注射PE后MAP迅速上升。在給藥的第1、2和3min內(nèi)比基礎(chǔ)值分別上升33．12±3．16mmHg、26．27±2．88mmHg和22．47±2．87mmHg，具有顯著性差異（P＜0．05，圖1A）；而心率則分別下降43．64±8．39次／min、67．31±7．16次／min、46．00±9．19次／min（P＜0．05，圖1A）。但是在靜脈灌注SNP時，MAP明顯降低，在給藥的3分鐘內(nèi)分別比對照值下降38．18±10．80mmHg、38．34±5．44mmHg和26．96±4．52mmHg；HR則分別上升為41．22±7．84次／min，53．83±6．96次／min和44．72±5．16次／min，與給藥前相比均有明顯的統(tǒng)計學意義（P＜0．05，圖1A，圖1B）。不過在給靜脈灌注生理鹽水時，對MAP和HR無明顯影響（P＞0．05，圖1A，圖1B）。

圖1 靜脈灌流PE和SNP對△MAP（A）和 △HR（B）的影響

2．3 BL對壓力感受性反射敏感性的影響

雙側(cè)迷路破壞48h后，股靜脈注射PE和SNP對壓力感受性反射敏感性的影響如圖2所示。給予PE時，正常組BRS為－2．77± 0．76bpm／mmHg，BL組BRS為－2．75±0．54bpm／mmHg，假手術(shù)組為－2．71±0．53bpm／mmHg。BL組和假手術(shù)組與正常組比較均無明顯的統(tǒng)計學意義（P＞0．05，圖2A）。表明BL并不影響PE所誘發(fā)的血壓升高時的壓力感受性反射。但是靜脈灌注SNP后，BL組BRS（－0．57±0．04）與正常組（－1．23±0．14）相比明顯降低（P＜0．05；圖2B），假手術(shù)組（－1．14±0．12）正常組比較無明顯變化（P＞0．05，圖2B）。這一結(jié)果提示，BL可能參與SNP誘發(fā)的急性低血壓時的壓力感受性反射的調(diào)節(jié)。

圖2 BL對壓力感受性反射敏感性的影響

2．4 SAD對壓力感受性反射敏感性的影響

壓力感受性反射去除后，靜脈注射PE使血壓急劇增高時，心率也隨之增高，故BRS變?yōu)檎担?．48±0．59），與正常組（－2．77±0．76）比較有明顯統(tǒng)計學意義（P＜0．05；圖3A）。但是假手術(shù)組與正常組比較無明顯差別（P＞0．05，圖3A）。靜脈給予SNP誘發(fā)急性低血壓時，SAD組大鼠心率并沒有隨著血壓的降低而降低，但是心率增高的幅度變小，故BRS明顯小于正常組（－0．18±0．03vs－1．23±0．14，P＜0．05；圖3B）。同樣，假手術(shù)組與正常組比較無明顯差別（P＞0．05，圖3B）。這些結(jié)果提示，SAD后大鼠不能調(diào)節(jié)由PE所誘發(fā)的血壓升高，而對SNP所誘發(fā)的血壓下降調(diào)節(jié)能力減弱。

圖3 SAD對壓力感受性反射敏感性的影響

3 討論

本實驗通過破壞雙側(cè)迷路，阻斷外周前庭器官的傳入和切斷竇弓神經(jīng)，破壞壓力感受性反射的傳入神經(jīng)，觀察了靜脈灌流PE和SNP引起血壓增高和血壓降低誘發(fā)壓力感受性反射時，對壓力感受性反射敏感性的影響。實驗結(jié)果表明，（1）BL不影響PE所誘發(fā)的壓力感受性反射敏感性，但是使SNP所誘發(fā)的壓力感受性反射敏感性降低；（2）SAD后大鼠失去調(diào)節(jié)PE所誘發(fā)的血壓增高的能力，而減弱對SNP所誘發(fā)的血壓降低的調(diào)節(jié)能力。

大量研究表明［11，12］，前庭系統(tǒng)參與空間體位改變過程中血壓的調(diào)節(jié)。Doba等首次明確提出前庭系統(tǒng)在姿勢改變過程中心血管活動的調(diào)節(jié)中起重要作用［4］。例如，當人體由平臥位轉(zhuǎn)向直立體位時，受重力影響血液流向身體下部，使得機體回心血量和心輸出量減少。而此時血壓的穩(wěn)定除主要靠壓力感受性反射這一人體內(nèi)重要的負反饋調(diào)節(jié)機制外，這種姿勢變化所引起的血壓變化也可刺激前庭器官來參與血壓的調(diào)節(jié)。動物實驗表明，壓力感受器去除后，刺激前庭所引起的交感神經(jīng)活動的變化會引起血壓和特殊血管床血流量的改變［13］。在本實驗中，BL使SNP所誘發(fā)的壓力感受性反射敏感性降低，但不影響PE所誘發(fā)的壓力感受性反射敏感性。SAD對PE所誘發(fā)的壓力感受性反射失去調(diào)節(jié)能力，但是并不能完全消除由SNP所誘發(fā)的壓力反射的調(diào)節(jié)。這些結(jié)果表明，外周前庭器官參與血壓的調(diào)節(jié)，尤其是急性低血壓時的調(diào)節(jié)。Ray［14］指出，前庭－交感反射通路獨立存在于壓力感受性反射之外。然而，具體的反射通路還不清楚。

壓力感受性反射是機體維持血壓穩(wěn)定的最重要的調(diào)節(jié)機制。其基本過程是，當血壓發(fā)生波動時，頸動脈竇和主動脈弓壓力感受器的傳入神經(jīng)經(jīng)孤束核（solitary tract nucleus，STN）后，到達 RVLM 區(qū)抑制交感神經(jīng)的緊張性活動。同時又通過迷走神經(jīng)背核和疑核，提高心迷走神經(jīng)的緊張性活動。我室前期研究已表明，破壞外周前庭器官可以使灌流SNP時，VN 區(qū) 谷 氨 酸 含 量 和 c－Fos表 達 減 少［8，9］。 因此，我們推論，外周前庭可能通過前庭神經(jīng)核與壓力感受性反射共同參與血壓的調(diào)節(jié)。然而，前庭系統(tǒng)對血壓的調(diào)節(jié)所通過的前庭－交感反射通路與壓力感受性反射通路之間有何具體聯(lián)系，有待進一步研究。

［1］Yates BJ，Siniaia MS，Miller AD．Descending pathways necessary for vestibular influences on sympathetic and inspiratory outflow［J］．Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，1995，268：1381．

［2］Chikara Abe，Toru Kawada，Masaru Sugimachi，et al．Interaction between vestibulo－cardiovascular reflex and arterial baroreflex during postural change in rats［J］．J Appl Physiol，2011，111：1614．

［3］Kerman IA，Yates BJ，McAllen RM．Anatomic patterning in the expression of vestibulosympathetic reflexes［J］．Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2000，279：109．

［4］Doba N，Reis DJ．Role of the cerebellum and the vestibular apparatus in regulation of orthostatic reflexes in the cat［J］．Circ Res，1974，40：9．

［5］Yates BJ，Holmes MJ，Jian BJ．Plastic changes in processing of graviceptive signals during spaceflight potentially contribute to postflight orthostatic intolerance［J］．J Vestib Res，2003，13：395．

［6］Radtke A，Popov K，Bronstein AM，et al．Evidence for a vestibulo－cardiac reflex in man［J］．Lancet，2000，356，736．

［7］Yates BJ，Miller AD，Lucot JB．Physiological evidence that the vestibular systemparticipates in autonomic and respiratory control［J］．J Vestib Res，1998，8：17．

［8］Xiang－Lan Li，Ying An，Qing－Hua Jin，et al．Changes of some amino acid concentrations in the medial vestibular nucleus of conscious rats following acute hypotension［J］．Neuroscience Letters，2010，477：11．

［9］Xiang－Lan Li，Bin Nian，Yan Jin，et al．Mechanism of glutamate receptor for excitation of media vestibular nucleus induced by acute hypotension［J］．Brain Research，2012，1443：27．

［10］Smyth HS，Sleight P，Pickering GW．Reflex regulation of arterial pressure during sleep in man．A quantitative method of assessing baroreflex sensitivity［J］．Circ Res，1969，24（1）：109．

［11］VJ DeSteflno，DA Reighard，Y Sugiyama，et al．Responses of neurons in the rostral ventrolateral medulla to whole body rotations：comparisons in decerebrate and conscious cats［J］．J Appl Physiol，2011，110：1699．

［12］RL Mori，LA Cotter，HE Arendt，et al．Effects of bilateral vestibular nucleus lesions on cardiovascular regulation in conscious cats［J］．J Appl Physiol，2005，98：526．

［13］Tanaka K，Abe C，Awazu C，et al．Vestibular system plays signiflcant role in arterial pressure control during head－up tilt in youn subjects［J］．Auton Neurosci，2009，148：90．

［14］Ray CA．Interaction between vestibulosympathetic and skeletal muscle reflexes on sympathetic activity in humans［J］．J Appl Physiol，2001，90，242．