阻力訓(xùn)練對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠壓力感受性反射敏感性CT的影像學(xué)研究

王警建，楊 凱，田 楠

(1．西安市第九醫(yī)院影像科，陜西 西安 710054；2.延安市人民醫(yī)院CT診斷科，陜西 延安 716000)

高血壓是與全世界死亡和殘障相關(guān)的主要危險(xiǎn)因素，每年影響數(shù)十億人，人體具有許多不同的血壓控制機(jī)制[1]。壓力感受器系統(tǒng)由位于頸動(dòng)脈和主動(dòng)脈的受體組成[2]。但是，當(dāng)血壓降低時(shí)，壓力感受器會(huì)通過減少抑制信號(hào)向壓力調(diào)節(jié)中心的傳遞來增強(qiáng)交感神經(jīng)活動(dòng)[3]。但是，當(dāng)血壓持續(xù)升高時(shí)，受體發(fā)生適應(yīng)性反應(yīng)，從而使正常血壓閾值向上移動(dòng)，使該調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法有效應(yīng)對(duì)異常壓力[4-5]。輕度或中度強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過改善高血壓大鼠對(duì)心率的壓力反射控制以及控制與高血壓相關(guān)的危險(xiǎn)因素，從而有效降低血壓[6-7]。高分辨率CT的改進(jìn)定義使其成為一種在檢測(cè)肺部靜脈進(jìn)行無創(chuàng)成像的有吸引力的技術(shù)，通過CT成像技術(shù)可觀察病態(tài)肺部組織病理學(xué)變化，直接反映訓(xùn)練對(duì)高血壓患者或動(dòng)物模型的改善作用[8]。因此，本研究的目的是評(píng)估阻力訓(xùn)練對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠(Spontaneously hypertensive rats，SHR)的影響以及壓力感受性反射敏感性的計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computer tomography，CT)影像學(xué)研究。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)大鼠：篩選雄性、8周齡SHR(n=20)和Wistar大鼠(n=20)。室溫保持在22～23 ℃間，采用明/暗周期12 h∶12 h，避光時(shí)間從早上8∶00開始。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)分組：將實(shí)驗(yàn)大鼠分為對(duì)照組(健康Wistar大鼠作為實(shí)驗(yàn)空白對(duì)照，n=10)，對(duì)照訓(xùn)練組(該組大鼠進(jìn)行阻力訓(xùn)練，n=10)，模型組(SHR作為高血壓模型，n=10)，模型訓(xùn)練組(SHR大鼠進(jìn)行了阻力訓(xùn)練，n=10)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 阻力訓(xùn)練：適應(yīng)后，在最大負(fù)荷試驗(yàn)之前，連續(xù)5 d使所有動(dòng)物習(xí)慣于爬上臺(tái)階的動(dòng)作。該測(cè)試由體重的75%的初始負(fù)荷組成，該初始負(fù)荷附著在尾巴的底部。在隨后的攀爬中，負(fù)荷逐漸增加50 g。使用每只大鼠最后一次完整攀爬的負(fù)荷/體重進(jìn)行阻力鍛煉訓(xùn)練，并在第四周根據(jù)新的測(cè)試最大負(fù)荷。在8周內(nèi)以最大負(fù)荷的40%～60%進(jìn)行阻力鍛煉，每周5 d。大鼠每節(jié)進(jìn)行15次攀登，每次攀登間隔1 min。

1.2.2 體重肌肉質(zhì)量稱重:在實(shí)驗(yàn)方案的最后一天，在麻醉動(dòng)物安樂死之前，以半分析天平評(píng)估所有組的體重。用氨基甲酸乙酯(1.7 g/kg)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行深度麻醉，用5%KCl予以輔助麻醉。去除比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌來稱量腫塊，并通過脛骨長(zhǎng)度校正其值。

1.2.3 蘇木精和曙紅(HE)染色：將肌肉切成10 μm切片，用100%乙醇固定，并用蒸餾水沖洗。在蘇木精溶液(Thermo Scientific，Waltham，公司)中孵育8 min后，用水和乙醇沖洗切片，在曙紅Y溶液中孵育1 min后，再用水和乙醇沖洗切片。將樣品用二甲苯清洗后，用固定介質(zhì)固定以進(jìn)行顯微鏡分析。對(duì)于顯微成像，將樣品載玻片放在立式顯微鏡的載物臺(tái)上，并使用Axio Cam ICc1和AxioVision圖像處理系統(tǒng)用20倍物鏡(LD A-Plan 20×/ 0.3 Ph1，WD=4.2)捕獲圖像。

1.2.4 血液動(dòng)力學(xué)測(cè)量：通過腹膜內(nèi)注射氯胺酮(90 mg/kg)和甲苯噻嗪(20 mg/kg)麻醉大鼠，將兩個(gè)填充有肝素化鹽水的聚乙烯填充的Tygon插管植入右頸動(dòng)脈和頸靜脈，分別用于直接測(cè)量主動(dòng)脈壓(AP)和藥物給藥。用抗生素和止痛劑治療空心大鼠，使其恢復(fù)1 d。將動(dòng)脈套管連接至換能器(血壓XDCR，肯特科學(xué)公司)，使用配備了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2 kHz，CODAS，DATAQ Instruments)的微型計(jì)算機(jī)在30 min的時(shí)間內(nèi)記錄AP。記錄收縮期動(dòng)脈壓、舒張期動(dòng)脈壓，和心率的變化。

1.2.5 CT及肺密度：用戊巴比妥(30 mg/kg，腹膜內(nèi))麻醉大鼠，整個(gè)胸腔每3.0 mm掃描1.5 mm切片，無靜脈內(nèi)造影劑。整個(gè)區(qū)域用數(shù)字轉(zhuǎn)換器手動(dòng)繪制每個(gè)肺切片的輪廓，確定平均CT數(shù)(Nr)。圖像窗口(W)和水平(L)設(shè)置已標(biāo)準(zhǔn)化(W=2000，L=-450)，所有輪廓線的范圍為2000 Hounsfield單位。確定組織密度：物理密度(p)和電子密度(Ng)，對(duì)于80 kVp時(shí)的肺組織(有效原子序數(shù)，Z=7.50)，線性衰減系數(shù)(A)主要由康普頓散射確定。

1.2.6 壓力反射敏感性：①壓力反射敏感性:在AP基線測(cè)量后，連續(xù)推注(0.1 ml)遞增劑量的去氧腎上腺素給予(0.25～32 mg/kg)和硝普鈉(0.05～1.6 mg/kg)可引起平均動(dòng)脈壓(MAP)增加或減少，范圍為5～40 mmHg。Baroreex敏感性表示為心動(dòng)過緩反應(yīng)和心動(dòng)過速反應(yīng)，單位均為bpm/mmHg。②交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)Tonus:在評(píng)估壓力感受性后，在基礎(chǔ)狀態(tài)和靜脈注射甲基阿托品(4 mg/kg，Sigma；0.2 ml)。靜脈注射阿替洛爾(4 mg/kg，Sigma；在甲基阿托品10 min后注射0.2 ml)，同時(shí)用阿替洛爾和甲基阿托品阻斷后評(píng)估反應(yīng)。第2天將注射順序顛倒，用阿替洛爾和甲基阿托品阻滯后評(píng)估本征心率。交感神經(jīng)張力被確定為注射甲基阿托品后的最大心率與心率之間的差異，迷走神經(jīng)張力是通過注射阿替洛爾后的最低心率與心率之間的差異獲得的。

2 結(jié) 果

2.1 四組大鼠體重和最大負(fù)荷測(cè)量比較 模型組和模型訓(xùn)練組較對(duì)照組和對(duì)照組訓(xùn)練組體重降低(均P<0.05)，模型組較其他三組的最大負(fù)荷量降低(均P<0.05)，模型訓(xùn)練組較對(duì)照組訓(xùn)練組最大負(fù)荷量降低(P<0.05)，見表1。

表1 四組大鼠體重和最大負(fù)荷測(cè)量比較(g)

2.2 四組大鼠肌肉質(zhì)量測(cè)量比較 模型組較其他三組比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌質(zhì)量降低(均P<0.05)，模型組和模型訓(xùn)練組較對(duì)照組和趾長(zhǎng)伸肌的質(zhì)量降低(均P<0.05)，模型訓(xùn)練組較對(duì)照組比目魚肌質(zhì)量升高(P<0.05)，見表2。

表2 四組大鼠肌肉質(zhì)量測(cè)量比較(×10-2 g/mm)

2.3 四組大鼠血流動(dòng)力學(xué)測(cè)量比較 模型組較其他三組收縮壓降低，模型訓(xùn)練組與對(duì)照組和對(duì)照訓(xùn)練組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(均P>0.05)，模型組較模型訓(xùn)練組舒張壓降低(均P<0.05)，模型組較其他三組心率降低(均P<0.05)，見表3。

表3 四組大鼠血流動(dòng)力學(xué)測(cè)量比較

2.4 四組大鼠肺密度測(cè)量比較 模型組較其他三組的肺密度增加(均P<0.05)，模型訓(xùn)練組較模型組肺密度降低(P<0.05)，見表4。

表4 四組大鼠肺密度測(cè)量比較(g/cm3)

2.5 四組大鼠心動(dòng)過速/過緩的壓力敏感性比較 模型組較對(duì)照組心動(dòng)過速壓力敏感性降低(P<0.05)，對(duì)照訓(xùn)練組較模型組和模型訓(xùn)練組的心動(dòng)過緩壓力敏感性升高(均P<0.05)，模型訓(xùn)練組較模型組心動(dòng)過緩壓力敏感性升高(P<0.05),見表5。

表5 四組大鼠心動(dòng)過速/過緩的壓力敏感性比較(bpm/mmHg)

2.6 四組大鼠自發(fā)壓力敏感性比較 模型組較其他三組的自發(fā)壓力敏感性降低(均P<0.05)，模型訓(xùn)練組較對(duì)照訓(xùn)練組自發(fā)壓力敏感性降低(P<0.05)，與對(duì)照組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),見表6。

表6 四組大鼠自發(fā)壓力敏感性比較(ms/mmHg)

3 討 論

研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，高血壓動(dòng)物的體重降低，抗阻力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練沒有明顯變化；模型組的比目魚肌質(zhì)量也降低，可推斷出在模型訓(xùn)練組大鼠中觀察到的較低體重是由于脂肪組織可能減少所致，因?yàn)榭棺枇τ?xùn)練促進(jìn)了與脂質(zhì)分解代謝有關(guān)基因的表達(dá)增加。有氧運(yùn)動(dòng)和阻力訓(xùn)練對(duì)高血壓有降壓作用，在運(yùn)動(dòng)過程中達(dá)到較高的動(dòng)脈峰值，可能是壓力感受器的刺激因素[9]。由于肌肉交感神經(jīng)活動(dòng)的減少，可能導(dǎo)致外周血管阻力和動(dòng)脈壓降低[10]。有氧運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致高血壓受試者血壓降低的機(jī)制歸因于心輸出量的降低和(或)周圍血管阻力[11]。在最大負(fù)荷試驗(yàn)中，模型組的最大負(fù)荷量低于其他組。然而，兩組的阻力訓(xùn)練在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后都促進(jìn)了肌肉力量的增加[12]。骨骼肌的功能改變與一氧化氮的生物利用度下降有關(guān)，而一氧化氮的生物利用度下降是由于活性氧，內(nèi)皮素受體A型增加，并且由于血管緊張素Ⅱ的增加而增加了蛋白質(zhì)分解代謝的活化[13]。這種變化可解釋在模型組中觀察到的最大負(fù)荷量下降[14]。

抵抗運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠促進(jìn)肌肉質(zhì)量的增加，特別是在比目魚肌中。然而，趾長(zhǎng)伸肌并沒有發(fā)生其他研究中觀察到的顯著變化。因?yàn)榕逝烙?xùn)練在趾長(zhǎng)伸肌肌肉中幾乎沒有作用，而在比目魚上卻有更大的作用，這是因?yàn)樵跇翘萆蠒r(shí)，大鼠需要更大的力量進(jìn)行足底屈曲。

關(guān)于血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)SHR動(dòng)物自發(fā)性高血壓，從實(shí)驗(yàn)方案的第4周到生命的第13周，收縮壓均顯著增加。在訓(xùn)練的第3周和第4周在對(duì)照訓(xùn)練組中觀察到的收縮壓的變化可能與負(fù)荷的壓力有關(guān)，該負(fù)荷在訓(xùn)練方案的一半時(shí)間內(nèi)增加，是由于動(dòng)物在10～20周之間開始進(jìn)行生殖，且在12周睪丸激素會(huì)提高血管緊張素Ⅱ的敏感性[15-16]。采用CT對(duì)大鼠肺進(jìn)行影像學(xué)觀察，通過使用血管內(nèi)造影劑和對(duì)呼吸頻率進(jìn)行門控圖像采集[17-18]。研究數(shù)據(jù)表明，模型組大鼠右肺電子密度增加，表明SHR大鼠肺有損傷。阻力訓(xùn)練的確減輕了SHR大鼠肺組織病理反應(yīng)的嚴(yán)重性[19-20]。正如本研究中所觀察到的，模型訓(xùn)練組肺密度較模型組降低。在實(shí)驗(yàn)方案的最后，抵抗運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練并未促進(jìn)直接測(cè)量的平均動(dòng)脈壓的改變。

綜上所述，阻力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可降低高血壓大鼠的高血壓，改善心肺功能并提高頸動(dòng)脈壓力感受器的敏感性。