應用遙測技術對SHR大鼠血壓、心率變異性月齡動態變化和性別差異的研究

研究報告

應用遙測技術對SHR大鼠血壓、心率變異性月齡動態變化和性別差異的研究

張利棕1，潘水珍2，周衛民1，潘永明1，徐孝平1，壽旗揚1，陳民利1

(1.浙江中醫藥大學動物實驗研究中心，杭州310053；2.浙江省醫學科學院安全性評價研究中心，杭州310053)

【摘要】目的應用植入式遙測技術觀察不同周齡和性別自發性高血壓大鼠的清醒無束縛狀態下血壓和心率變異性的變化。方法取16只雌雄各半SPF級3月齡SHR大鼠，進行TL11M2-C50-PXT植入手術后恢復7 d開始實驗， 在SHR大鼠3、5、7月齡時分別進行24 h連續清醒無束縛的血壓和心電監測，計算24 h的收縮壓、平均壓、舒張壓、血壓變異性和心率變異性各項指標。結果SHR大鼠隨著月齡增加而24 h收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異性升高，雌性SHR大鼠血壓變異性明顯低于雄性。3、5、7月齡雄性SHR大鼠心率變異性相關指標之間比較無明顯變化，但雌性SHR大鼠隨著月齡增加而RR間期、SDNN、TP、VLF和HF明顯升高，且雌性SHR大鼠TP、VLF和HF等心率變異性指標均低于雄性。結論隨著SHR大鼠周齡增加而血壓、血壓變異性升高，且雌性SHR大鼠血壓變異性和心率變異性明顯低于雄性。

【關鍵詞】遙測技術；自發性高血壓大鼠；血壓變異性；心率變異性

[基金項目]國家自然科學

[作者簡介]張利棕(1981-)，男，助理研究員，研究方向：動物實驗和比較醫學，E-mail: 27595352@qq.com。

[通訊作者]壽旗揚(1979-)，男，副研究員，研究方向：比較醫學，E-mail: sqy133@126.com。

【中圖分類號】R332【文獻標識碼】 A

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.001.003

Study on dynamic changes and gender difference of heart rate

variability and blood pressure variability via implantable telemetry

technology in spontaneously hypertensive rats

ZHANG Li-zong1，PAN Shui-zhen2，ZHOU Wei-min1，PAN Yong-ming1，XU Xiao-ping1，SHOU Qi-yang1，CHEN Min-li1

(1.Zhejiang Chinese Medical University Laboratory Animal Research Center, Hangzhou 310053,China;

2.Drug Safety Evaluation Center, Zhejiang Academy of Medical Sciences, Hangzhou 310053,China)

Abstract【】ObjectiveTo observation dynamic changes and gender difference of heart rate variability and blood pressure variability in unbonded spontaneously hypertensive rats using Telemetry technology. Method Taking sixteen spontaneously hypertensive rats of 3-month-old in SPF grade, there were implanted TL11M2-C50-PXT device intraperitoneally. Seven days later, respectively monitoring chainless blood pressure and electrocardiogram for 24 h continuously time using telemetry system when 3, 5, 7 months of age in spontaneously hypertensive rats. Analysing 24 h systolic pressure, mean blood pressure, diastolic blood pressure, heart rate variability and blood pressure variability. ResultSystolic pressure, diastolic pressure and mean pressure, blood pressure variability increased with age of the moon increased in spontaneously hypertensive rats, moreover female SHR rats of blood pressure variability was significantly lower than that of the male rats. Correlated indexes of heart rate variability had no obvious change Between three to seven month-old in male spontaneously hypertensive rats. But RR interval, SDNN, TP, VLF and HF increased significantly with age of the moon increased in female spontaneously hypertensive rats, moreover the female SHR rats of TP, VLF and HF index of heart rate variability were lower than the male rats. Conclusion With the SHR rats age and blood pressure, blood pressure variability increased, and the female SHR rat variability in blood pressure and heart rate was significantly lower than that of the male.

【Key words】Telemetry；Spontaneously hypertensive rat；Heart rate variability；Blood pressure variability

高血壓病是嚴重危害人類健康的一種常見疾病，而植物神經功能紊亂在高血壓病的發病機制及病情判斷中具有重要意義。而心率變異性((heart rate variability，HRV)是一項定量評價自主神經系統功能的新方法，HRV分析研究的是心率快慢變化差異及變化規律，具體表現為逐次心動周期之間的時間變異數，從而反映出植物神經系統對心血管活動的影響。現已證實刺激迷走神經時，HRV 隨之增高；刺激交感神經時，HRV 隨之下降[1]。

血壓并非是個穩定的常數，而是隨時間變化而改變的變量。在心臟每搏間，血壓存在有微小差異，這種波動即為血壓變異性(blood pressure variability, BPV)，是靶器官損害獨立危險因素[2]。BPV通常采用24 h的短時變異來表示，目前大鼠的24 h動態血壓監測方法有無創尾動脈尾套法、PE導管動脈插管法和植入子遙測法，但無創尾動脈尾套法存在著不能實時測定血壓，對于血壓的急劇變化容易造成遺漏，大鼠受加溫、束縛、尾部加壓等操作刺激的影響，處于一定的緊張狀態，所測血壓值要高于自由活動狀態下的血壓值[3-4]；而PE導管動脈插管法也存在缺點有：導管順應性和導管過長導致動態響應較差，會致使血壓結果不精確、不可靠；外置導管引起傷口外露和推注肝素化生理鹽水，都會引起動物的感染；PE導管皮下隧道和馬甲限制了動物自由活動，而且導管會牽拉自身皮膚和肌肉產生疼痛。因此本實驗應用植入式遙測技術對不同月齡和性別的SHR大鼠的血壓變異性和心率變異性的研究，為臨床前抗高血壓藥物篩選和評價提供SHR大鼠血壓、心率變異性的實驗數據。

1材料和方法

1.1實驗動物

SPF級SHR大鼠，雌雄各半，16只；北京維通利華實驗動物技術有限公司【SCXK(京)2012-0001】。無菌手術在浙江中醫藥大學動物實驗研究中心SPF級屏障實驗室中進行【SYXK(浙)2008-0115】。以上實驗動物使用3R原則給予人道的關懷。術后每只大鼠稱重、標記編號并單籠飼養以防相互干擾遙測信號。

1.2儀器及試劑

DEM小動物生理信號遙測系統、TL11M2-C50-PXT遙測植入子、纖維蛋白膜(美國DSI)；生理遙測系統-心電分析軟件(法國EMKA)；AWS臺式呼吸麻醉機、動物恒溫水泵(美國Hallowell)；異氟烷(山東魯南貝特制藥)；生物膠(美國3M)；其它物品：戊二醛、碘伏消毒液、顯微鑷、導管鑷和常規手術器械等。

1.3方法

1.3.1TL11M2-C50-PXT植入子植入手術

1.3.1.1手術準備、麻醉、固定：手術器械和物品滅菌消毒。大鼠置于誘導箱用3%異氟烷進行誘導麻醉后，1.5%異氟烷面罩維持麻醉并固定于保溫臺，保持溫度在37℃～38℃。腹部和胸部剃毛、用碘伏和75%酒精常規消毒。

1.3.1.2植入體主體的植入

沿腹中線作4～6 cm 的切口，用牽引器拉開切口，用生理鹽水潤濕的醫用紗棉將腹腔內的腸道推至四周，用消毒棉簽分離腹主動脈的周圍脂肪和連接組織。從腹主動脈上清除殘留的組織。從無菌生理鹽水中取出TL11M2-C50-PXT植入體(預先浸泡15 min以上)。從腹主動脈下方穿過2號縫合線，用縫合線打結后稍微拉起動脈以暫時阻斷動脈血流。用21號針已彎折的尖端部分穿破主動脈。將導管輕輕插入血管1～2 cm。用生物膠和纖維膜粘合血管，15 s后輕輕松開阻斷主動脈血液的縫合線。用棉簽從腹腔外輕輕向內推壓腹部，使腸道恢復原位，將植入體植入已打開的腹腔內，并使植入體上的縫線固定脊朝上放置。在電極的放置部位處開一個小口。用硬質通路管從皮下引出一條通路，通路管從腹腔切口處穿入，經過皮下從距導聯放置點切口1 cm處穿出。用14號針將導聯電極從腹腔內引出后，放置于正確的心電測定位置。用手術線將電極固定于肌肉組織。用3號手術線不連續性地縫合傷口。手術后3 d內，每天腿部肌注青霉素(4萬U/只)防止感染。手術7 d后進行實驗。

圖1　TL11M2-C50-PXT腹腔內放置位點 和信號發射示意圖 Fig.1　TL11M2-C50-PXT intraperitoneal implant site and sketch map of transmitting signal

1.3.2數據采集分析和觀察指標

所有信號將通過以無線的方式傳送給信號接收裝置，在SHR大鼠3、5、7月齡時用DSI遙測系統進行遙測監測，檢測24 h的血壓。并用EMKA “ECG-Auto”V2.6.0.10分析軟件對心率變異性、動態血壓均值、血壓變異系等指標進行分析。時域指標：RR間期、RR 間期標準差(SDNN)、相鄰RR間期差值平方和的均方根(RMSSD)；FFT功率譜分析，頻域指標：極低頻功率(VLF)：0.04-0.2 Hz；低頻功率(LF)：0.2-0.75 Hz；高頻功率(HF)：0.75-3.0 Hz，總功率(TP)；心率、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)平均壓(MBP)等。

1.3.3數據統計學處理

2結果

2.1 不同月齡、性別SHR大鼠血壓和變異系數(BPV)變化

由表1可知，SHR大鼠隨著月齡增加而收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異系數升高，7月齡、5月齡SHR大鼠收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異系數明顯高于3月齡SHR大鼠(P<0.01)，7月齡SHR大鼠收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異系數明顯高于5月齡SHR大鼠(P<0.01)。雌性、雄性SHR大鼠在同一時間段收縮壓、平均壓和舒張壓無明顯差異(P>0.05)而雌性SHR大鼠在三個月齡段血壓變異系數明顯低于雄性SHR大鼠(P<0.01)。

2.2不同月齡、性別SHR大鼠心率、RR間期、RR 間期標準差(SDNN)、相鄰RR間期差值平方和的均方根(RMSSD)變化

由表2可知，雄性SHR大鼠隨著月齡增加而心率略微升高，7月齡SHR大鼠心率高于5月齡SHR大鼠(P<0.05)；但雌性SHR大鼠隨著月齡增加而心率降低，7月齡SHR大鼠心率低于5月齡SHR大鼠(P<0.01)；且在3月齡和5月齡段雌性SHR大鼠心率顯著高于雄性SHR大鼠(P<0.01)。雄性SHR大鼠隨著月齡增加而RR間期、SDNN和RMSSD無明顯變化；但雌性SHR大鼠隨著月齡增加而RR間期、SDNN和RMSSD明顯升高，在7月齡時雌性SHR大鼠RR間期、SDNN和RMSSD明顯高于3月齡和5月齡的雌性SHR大鼠(P<0.01)，且雌性SHR大鼠的RR間期、SDNN和RMSSD均顯著低于雄性SHR大鼠(P<0.01)。

表1　不同月齡、性別SHR大鼠血壓的變化

注：與3月齡比較，aP<0.05，aaP<0.01；與5月齡比較，bP<0.05，bbP<0.01；同一品系同一時間點比較，cP<0.05，ccP<0.01。

Note:compared with three months age,aP<0.05,aaP<0.01. Compared with five months age,bP<0.05,bbP<0.01. Compared with The same strain of the same point in time,cP<0.05,ccP<0.01.

表2　不同月齡、性別SHR大鼠心率、RR間期、SDNN、RMSSD的觀察

注：與3月齡比較，aP<0.05，aaP<0.01；與5月齡比較，bP<0.05，bbP<0.01；同一品系同一時間點比較，cP<0.05，ccP<0.01。

Note:compared with three months age,aP<0.05,aaP<0.01. Compared with five months age,bP<0.05,bbP<0.01. Compared with The same strain of the same point in time,cP<0.05,ccP<0.01.

表3　不同月齡、性別SHR大鼠TP、VLF、LF和HF的觀察

注：與3月齡比較，aP<0.05，aaP<0.01；與5月齡比較，bP<0.05，bbP<0.01；同一品系同一時間點比較，cP<0.05，ccP<0.01。

Note:compared with three months age,aP<0.05,aaP<0.01. Compared with five months age,bP<0.05,bbP<0.01. Compared with The same strain of the same point in time,cP<0.05,ccP<0.01.

2.3對不同月齡、性別SHR大鼠總功率(TP)、極低頻功率(VLF)、低頻功率(LF)、高頻功率(HF)的觀察

由表3可知，雄性SHR大鼠隨著月齡增加而TP、VLF、LF和HF無明顯變化；但雌性SHR大鼠隨著月齡增加而TP、VLF、LF和HF明顯升高，在7月齡時雌性SHR大鼠TP、VLF、LF和HF明顯高于3月齡和5月齡的雌性SHR大鼠(P<0.01)，且雌性SHR大鼠TP、VLF、LF和HF明顯低于雄性SHR大鼠(P<0.01)。

3討論

心血管疾病治療是目前研究的一大熱點，而精確的血壓和心電測定在心血管疾病研究中較為重要。常用的連續測血壓一般采用動脈PE導管插管法，但缺點是導管過長導致血壓數據產生誤差，導管皮下隧道和固定裝置牽拉大鼠皮膚和肌肉導致疼痛，而處于一定的應激狀態，因此所測血壓值往往高于自由活動狀態下的血壓值，且該方法動物會受到較大創傷，很難在術后幾個月進行長期血壓測定。遙測法是應用無線遙測技術在實驗動物清醒狀態下連續、動態監測各項生理參數的一種方法，所獲得的數據更為真實，更符合動物福利的法則[5]，動物被麻醉后將信號發射器埋植于腹腔內，導管插入腎動脈下的腹主動脈內，壓力信號裝置固定于腹壁內側，用磁性開關啟動或關閉此系統[6]，植入子手術后，即可將大鼠養于動物盒中，待其恢復后測定動物生理數據，可長期監測和記錄自由活動的大鼠收縮壓、舒張壓、平均動脈壓和心電等數據的波形。因此該系統能采集到極佳的數據，可避免許多藥物假陽性、假陰性情況，同時通過自身對照和數據準確性的提高來降低動物數量[7-9]，符合動物福利“3R”原則。我國2013版《藥物安全藥理學研究技術指導原則》明確建議采用遙測技術測定清醒動物進行心血管系統指標，使用清醒動物的遙測技術進行藥物臨床前評價將是必然所趨。

HRV反映自主神經系統對心臟和血管調節動態平衡的一項客觀指標，能較好的反映交感神經與迷走神經之間的協調性，并能定量分析交感神經和迷走神經的張力，刺激迷走神經后HRV 升高，刺激交感神經時HRV 降低[1]；一般采用頻域和時域分析方法，時域分析指標SDNN能反映自主神經總張力，可用于評價自主神經系統恢復與受損程度，是常用的HRV 指標之一[10]；RMSDD 反映心率變異性的快變化成分，即迷走神經張力大小[11-12]。性別是影響生物節律的另一常見因素，不同性別的血壓晝夜節律變化和交感神經功能各不相同[13]。

年齡是影響心血管系統生物節律和血壓變化的重要因素，這種影響可能與自主神經系統(autonomic nervous system, ANS)有關，ANS由不成熟到成熟，隨老化呈逐漸衰減的變化過程。隨著年齡增長，其晝夜節律性往往趨于減弱，并以節律振幅的減低為主要表現[14]。

實驗結果表明，SHR大鼠隨著月齡增加而24 h收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異性升高，7月齡、5月齡SHR大鼠收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異性明顯高于3月齡SHR大鼠，7月齡SHR大鼠收縮壓、平均壓、舒張壓和血壓變異性明顯高于5月齡SHR大鼠，雌性、雄性SHR大鼠在同一時間段收縮壓無明顯差異。雄性SHR大鼠隨著月齡增加而RR間期、SDNN、RMSSD、總功率(TP)、極低頻功率(VLF)、低頻功率(LF)和高頻功率(HF)無明顯變化；但雌性SHR大鼠隨著月齡增加而RR間期、SDNN、RMSSD、總功率(TP)、極低頻功率(VLF)、低頻功率(LF)和高頻功率(HF)明顯升高，在7月齡時雌性SHR大鼠RR間期、SDNN、RMSSD、TP、VLF、LF和HF明顯高于3月齡和5月齡的雌性SHR大鼠，且雌性SHR大鼠與雄性SHR大鼠比較有顯著差異。

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〔修回日期〕2014-11-24