下頜前移矯治器治療阻塞性睡眠呼吸暫停大白兔對舌下神經影響

喬 星，康文靜，張士瓏，馬文盛，劉春艷，盧海燕

(河北醫科大學口腔醫學院，口腔醫院正畸科，河北省口腔醫學重點實驗室，河北省口腔疾病臨床醫學研究中心，河北 石家莊 050017)

阻塞性睡眠呼吸暫停(obstructive sleep apnea,OSA)是常見的睡眠紊亂性疾病，主要表現為夜間呼吸暫停、覺醒等，長期可使全身多器官多系統發生病變[1]。呼吸暫停指數≥5時，總體人群患病率9%～38%，老年人群中男性甚至高達90%，女性高達78%[2]。其發病率高、危害大，探索有效的治療方法刻不容緩。目前常用的治療方法包括持續正壓通氣[3]、下頜前移矯治器(mandibular advancement device,MAD)[4]、手術、藥物等。MAD無創、費用低、療效好等優勢受到大多數患者的青睞。OSA發病機制復雜多變，周圍肌骨骼及神經調控異常等，均會導致OSA的發生。研究顯示，刺激舌下神經可明顯激活頦舌肌，改善通氣指數與血氧飽和度，提高患者生活質量[5]。但以往關于OSA對舌下神經及MAD治療后神經功能改變的研究較少，因此本研究通過動物模型研究OSA及MAD治療對舌下神經的影響，為進一步研究OSA精準治療提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1實驗動物 河北醫科大學口腔醫院倫理委員會批準審查通過后，選取18只6月齡雄性新西蘭大白兔，體重3.0～3.5 kg。進行單籠飼養，可自由進水、飲食，適應飼養環境以及飲食習慣后建模。

1.2動物分組 將18只雄性新西蘭大白兔隨機分為3組，分別為對照組、OSA組、MAD組。

1.3動物模型建立及鑒定 依據以往研究進行建模，OSA組、MAD組兔處于仰臥位全身麻醉狀態后于其口內距離軟硬腭交界1.5 cm的軟腭黏膜下肌層內注射2 mL的醫用透明質酸鈉。通過拍攝上氣道錐形束CT(cone beam computer tomography,CBCT)及使用多導睡眠監測儀(polysomnography，PSG)監測以鑒定OSA動物模型是否成功建立。建模成功3 d后MAD組兔配戴由自凝牙托粉、牙托水制作的MAD矯治器。MAD矯治器用玻璃離子黏固于MAD組兔上前牙舌面，使其導斜面與上頜平面形成60 °夾角，下頜前導3～4 mm，后牙咬合打開2～3 mm。MAD建模成功后，同樣利用CBCT及PSG監測評價矯治器的效果[6-7]。

1.4仰臥位睡眠 建模成功后，觀察動物各項體征正常后于每天上午由固定的經過培訓的專業人員對所有動物經口腔灌注10%水合氯醛 5～6 mL/kg，安撫入睡，令其保持仰臥位睡眠2 h，連續8周，期間密切觀察其生命體征，以防止因窒息導致其死亡。

1.5體內舌下神經電生理信號采集 8周后用1%戊巴比妥鈉(20～25 mg/kg)將所有動物行全身麻醉，然后鈍性分離并暴露一側舌下神經與頦舌肌， 采用信號采集與處理系統，泰盟BL-420F分別測量刺激舌下神經引起頦舌肌收縮的閾強度、刺激舌下神經強度為0.5 V時頦舌肌單收縮能力以及刺激舌下神經引起其收縮的潛伏期。測量指標分為3點。①刺激舌下神經引起頦舌肌收縮閾強度：給予舌下神經連續的刺激，強度從5 mV開始，按10 mV的增量遞增，直至頦舌肌出現第一次收縮停止刺激，記錄閾強度。②單刺激頦舌肌收縮張力：給予舌下神經單刺激，強度為0.5 V，記錄相應條件下頦舌肌收縮的張力。③潛伏期：脈沖波開始刺激舌下神經至記錄到動作電位所經歷的時間稱潛伏期。

1.6留取標本及HE染色 生物信號采集結束后，鈍性分離對側的舌下神經，切取舌下神經組織放入4%多聚甲醛固定，HE染色，光學顯微鏡下觀察神經纖維組織結構。

1.7統計學方法 應用SPSS 21.0 統計軟件分析數據。計量資料比較采用單因素方差分析和LSD-t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1一般癥狀 建模后，所有動物進食水正常。對照組可均勻呼吸，無呼吸暫停與驚醒。OSA組仰臥位睡眠過程中可見打鼾、覺醒等明顯氣道阻塞癥狀，同時伴有嘴唇發紺、伸舌咬舌等現象。MAD 組氣道阻塞癥狀緩解明顯，但部分仍存在輕微打鼾或呼吸音較重。

2.23組閾刺激、頦舌肌收縮張力、潛伏期比較 OSA組閾刺激高于對照組與MAD組，頦舌肌收縮張力低于對照組與MAD組，潛伏期長于對照組與MAD組，差異有統計學意義(P<0.05),對照組與MAD組閾刺激、頦舌肌收縮張力、潛伏期比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 3組閾刺激、頦舌肌收縮張力、潛伏期比較Table 1 Comparison of threshold stimulation, genioglossus contraction tension and latency among three groups

2.33組舌下神經纖維組織結構 對照組的神經纖維未見明顯的變化，神經纖維組織結構完整，細胞呈層狀排列，神經纖維組織結構排列緊密，未見明顯的液化變性、壞死。OSA組舌下神經纖維可見不同程度的變性，表現為神經纖維排列紊亂，可見溶解變性，甚至出現凝聚。MAD組神經纖維排列紊亂及變性程度均較OSA組輕，見圖1。

圖1 3組舌下神經纖維組織結構比較(HE染色)

3 討 論

OSA是一種較常見的睡眠紊亂性疾病，可累及全身嚴重危害患者的身體健康。OSA患病率高、病死率高，且嚴重影響患者的正常生活，已成為全球范圍內醫學領域的一大難題，也是多學科領域研究的熱點與難點[8]。

本研究中通過于兔軟腭部注射透明質酸鈉以建立上氣道阻塞的動物模型，使其長期處于慢性間斷性缺氧的狀態下，且其上氣道阻塞的效應可長期穩定存在，能夠最大程度模擬人體OSA。實驗結果顯示在刺激強度為0.5 V的狀態下，OSA組及MAD組頦舌肌收縮強度均減小，但與對照組相比，OSA組頦舌肌收縮強度減小明顯且有統計學意義，MAD組頦舌肌減小幅度較小，差異無統計學意義。OSA以慢性間斷性缺氧為其主要癥狀，長期處于間斷性缺氧狀態下可導致頦舌肌出現疲勞反應性降低[9-10]。也有學者顯示頦舌肌疲勞活性降低與低氧引起的線粒體結構功能紊亂密切相關[11]。頦舌肌作為維持上氣道管腔大小的擴張肌，因其功能及重要的解剖位置而被稱為氣道的“安全肌”，其對維持睡眠時上氣道的穩定性更是發揮了巨大作用。但頦舌肌作為調節呼吸道最主要的開大肌，受舌下神經運動神經元(hypoglossal motoneurons,HMs)發出的舌下神經調控支配。也有研究顯示，上氣道的解剖因素只占OSA患者發病因素的1/3，而神經的調節機制占據重要地位[12]。頦舌肌受舌下神經支配，與該神經密切相關。神經肌調控補償機制認為：OSA患者清醒狀態下頦舌肌收縮力占其最大收縮力的40%，但正常人僅占12%，表明清醒狀態下OSA患者可通過增大上氣道擴張肌的活性代償上氣道解剖性狹窄而引起的氣道阻塞，進而可維持氣道正常的開放[13]，但在睡眠狀態下代償機制會減弱甚至消失，發生上氣道塌陷。以往研究也表明慢性間斷性缺氧可導致神經元細胞出現凋亡，而采用MAD治療可降低其損害程度[14]。本實驗通過監測神經沖動傳導的閾刺激強度及潛伏期，顯示OSA組較正常組、MAD組的閾刺激強度明顯變大、潛伏期也明顯延長，差異有統計學意義。同樣，舌下神經HE染色結果也顯示OSA組、MAD組與正常組相比，舌下神經纖維組織結構均發生了不同程度的損傷，但MAD組損傷程度較OSA組輕。上述結果有可能是OSA引起慢性間斷性低氧降低舌下神經的傳導功能，長期反復低氧引起神經纖維組織結構發生病變。也可能是上氣道反復阻塞，頦舌肌以及支配其活動的舌下神經為防止上氣道阻塞長期代償導致其疲勞損傷。通過配戴下頜前移矯治器可改變下頜骨、舌體以及軟腭的位置，從而打開軟腭及舌根后氣道，防止阻塞發生，升高血氧飽和度，改善機體缺氧狀態，進而緩解低氧對舌下神經及頦舌肌的損傷。以往研究也表明OSA對舌下神經、頦舌肌造成一定的損傷，且會隨著疾病的延長加重有加劇的趨勢，最終會極大的減弱舌下神經以及頦舌肌的功能[15]，發生失代償，這又會加重OSA的癥狀，形成惡性循環，疾病進一步加重[16]。頦舌肌收縮張力減小出現疲勞，可能跟慢性間斷性缺氧導致頦舌肌自身出現結構紊亂、線粒體功能降低有關[10]，也可能是由于支配其運動的舌下神經發生病變，導致神經肌失調，進而影響了頦舌肌的收縮功能，最終加重OSA癥狀，形成惡性循環。

一個完整有效的氣道開大反射包含感受器、傳入神經、調節中樞、傳出神經以及其所支配的肌。其中任何環節的病變， 都會有引起氣道開大反射異常進而加重氣道阻塞的可能。舌下神經作為調控上氣道開大反射的主要神經，屬于軀體運動性神經，起源于舌下神經核，支配包括最主要的上氣道擴張肌——頦舌肌(genioglossus,GG)及所有舌肌(除舌腭肌)外的活動。上氣道肌群依據功能可分為開放和閉合兩類，絕大數受舌下神經、舌下神經核的調控支配。表現為睡眠時的肌張力下降，上氣道易于塌陷；但隨著氣道阻塞，引起微覺醒，此時肌張力會部分恢復，氣道又得以重新開放。可見，機體對于低氧，首先上氣道擴張肌活性增加，表現為代償反應，但若慢性間歇性缺氧持續存在，又可導致舌下神經核受損[17]，最終表現為失代償，致使機體出現損傷。頦舌肌又受到舌下神經的調控支配，兩者對OSA的發生至關重要。

綜上所述，OSA可降低兔舌下神經傳導性能及頦舌肌的收縮張力，導致舌下神經纖維排列紊亂，甚至發生變性，下頜前移矯治可降低OSA對舌下神經的損傷程度，發揮對舌下神經的保護作用。本研究為深一步探討舌下神經與OSA的發生機制提供一定的基礎。同時也指導臨床上對OSA患者應早顯示，早治療，以避免其對機體產生不可逆的損傷。