迷走神经电刺激对野百合碱诱...的大鼠肺动脉高压的影响研究_张峰.pdf

老年医学与保健 年第 卷第 期 ，迷走神经电刺激对野百合碱诱导的大鼠肺动脉高压的影响研究张峰，钟冬祥，金旗，詹智，林大卫，管丽华，龚辉，葛均波，周达新 复旦大学附属中山医院心内科，上海市心血管病研究所，国家放射与治疗临床医学研究中心上海；复旦大学附属金山医院心内科，上海 基金项目：上海市放射与治疗（介入治疗）临床医学研究中心基金（）；复旦大学附属金山医院青年科研基金（）通信作者：周达新，电子信箱：摘要 目的 探索在野百合碱（，）诱导的肺动脉高压大鼠模型中，给予迷走神经电刺激对肺动脉高压大鼠肺动脉压力和右心室功能的影响。方法 将 只健康雄性 大鼠随机分为 组：对照组、组、迷走神经电刺激（，）组，每组 只。组和 组均行 刺激仪植入，组及 组在植入 周后，分别按体质量注射，对照组注射等量生理盐水，组注射野百合碱后 周开启迷走神经刺激仪直至实验结束。组大鼠均在基线、周、周行血压、心率监测，并在基线、周行心脏超声评估心脏各指标。动物超声测得三尖瓣环收缩期位移及左室射血分数和右室面积变化分数。造模 周后，测量肺动脉收缩压及右室肥厚指数，免疫组化观察肺中小动脉增厚程度，酶联免疫吸附实验（，）检测大鼠血清中环磷酸鸟苷、一氧化氮、白细胞介素、白细胞介素、去甲肾上腺素、血管紧张素的表达水平。结果 注射 周后，与对照组相比，组及 组大鼠平均肺动脉压均显著升高（），提示肺动脉高压大鼠造模成功；与 组相比，组的平均肺动脉压、右心肥厚指数、肺中小动脉中膜厚度百分比显著下降（），肺动脉加速时间、肺动脉主干内径、右室收缩末内径、右室舒张末内径、右室面积变化分数显著降低；检测提示 组较 组交感神经活性、肾素血管紧张素醛固酮系统水平及局部炎症水平显著降低（）。结论 迷走神经刺激可能通过降低交感神经活性从而改善大鼠肺中小动脉重构、肺动脉压力和右心功能。关键词 肺动脉高压；迷走神经电刺激；交感神经系统；肾素血管紧张素醛固酮系统 ，；，：，：（）（）（）：（），（）（），（），（），老年医学与保健 年第 卷第 期 ，（），（），；肺动脉高压（，）是一种致死性的疾病，其特征是肺动脉压力和肺血管阻力进行性增加。随着对 的认识及临床水平的提高，的发病年龄也逐年上升，老年 患者往往又多合并高血压、心房颤动、心力衰竭、心脏瓣膜病等。现已有多款新型靶向药物上市，但高昂的药价限制了其临床应用，寻找新的经济有效的治疗方法，对于改善 患者预后、减轻疾病负担至关重要。已有研究提示交感神经系统（，）过度激活与 的预后密切相关，激活增加会引起心率变异性降低和心律失常，肾素血管紧张素醛固酮系统（，）激活会导致 患者临床恶化，所以降低 为改善 和右心功能提供新的治疗方向。目前临床用于降低 活性的临床药物如 受体阻滞剂，因用于 患者获益有限指南并不推荐。多项研究提示颈神经节阻滞、肺动脉去神经支配（，）、肾去交感神经支配等方法可通过减弱 活性、调节自主神经活性（，）平衡从而发挥改善 的作用。本研究拟初步探究迷走神经刺激对 及右心功能的保护作用，旨在为防治老年 提供实验依据和参考。材料与方法 实验动物及分组 选取 周龄雄性（）大鼠（体质量 ），购自上海杰思捷实验动物有限公司。饲养于复旦大学中山医院动物房，室内温度恒定，通风良好。本实验经医院动物伦理委员会的批准（动物伦理号：），严格遵守实验动物饲养管理及使用指南。将 只雄性 大鼠随机分为正常对照组、诱导的 模型组（组），迷走神经刺激组（组），每组 只。仪器设备 小动物人工呼吸机（美国 公司）；小动物麻醉机（深圳瑞沃德公司）；小动物超声仪（加拿大 公司）；心电监护仪（深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，型号）；无创小动物血压监测系统（北京众实迪创科技发展有限公司）；刺激仪（上海杰升生物科技有限公司，型号）。模型建立 购自美国 公司，配置 的 溶液（生理盐水 、无水乙醇 、）。组和 组大鼠按 颈背皮下注射 溶液，对照组大鼠注射等量生理盐水。一般情况观察 观察并记录大鼠体质量、毛发、精神状态、呼吸、活动、感染及死亡情况。尾动脉血压监测 在基线及造模后 周和 周上午：监测大鼠血压、心率、体质量。将大鼠固定在仪器套筒内并将其尾巴塞进套袖，每次以（）的速率自动加压至脉搏波消失，持续 后松气，第 次波形记录为收缩压，最后 次波形记录为舒张压。连续 次、间隔 监测血压，取 次平均值，并同步记录心率。大鼠心脏超声检测 所有大鼠在基线时及造模 周后均行超声心动图检查。大鼠前胸和腹部脱毛后固定在小动物实验专用检查板，套上小动物呼吸鼻罩（异氟烷气体麻醉），待麻醉后连接心电图。型超声测得右室收缩末内径（，）、右室舒张末内径（，）、右室舒张期面积、右室收缩期面积、肺动脉主干内径（，）、主动脉根部直径（，）。多普勒超声测得肺动脉加速（，）及射血时间（，）。型超声测得 及左室射血分数（，）。右室面积变化分数（，）（右室舒张末面积右室收缩末面积）右室舒张末面老年医学与保健 年第 卷第 期 ，积。迷走神经刺激器植入 组和 组麻醉后于右肋腹部横切 ，分离肌肉打开腹膜，形成皮下囊袋，将迷走神经刺激仪埋在腹部皮下。两根刺激电极通过皮下通道引至颈部，将螺旋电极套入分离出的迷走神经上，固定电极，填充适量明胶海绵后逐层缝合。刺激仪植入 周后 组和 组大鼠按 颈背皮下注射 溶液，注射 周后 组开启刺激仪，组不开启刺激仪。刺激电压设定为以引起心率下降 为宜，刺激参数为：电流强度，刺激频率 ，脉冲宽度 ，每个周期刺激时间 ，间隔时间 ，持续至实验结束。肺动脉压力测定 因右心室流出道无梗阻和肺动脉狭窄的情况下，右室收缩压（，）与肺动脉收缩压几乎相同，故本实验用 代替肺动脉收缩压。所有大鼠在造模 周后均进行 测定。大鼠按 腹腔注射戊巴比妥钠溶液。麻醉后前颈部皮肤消毒，经正中切开，分离并固定气管，在气管上方横切后插管并连接小动物呼吸机（潮气量为 ，呼吸频率 次 分，吸呼比）。将胸骨左侧第 肋间切开露出心脏，把 注射器针头插入右心室并连接至自制的测压装置上，从测压系统监护仪上读取。右室肥厚指数的测定 测定结束后取下大鼠心脏，去除左右心房、血管和周围脂肪组织，沿室间隔方向切除右心室壁（，）和左心室及室间隔（，），干纱布擦拭水干净后测重记录。根据公式计算右室肥厚指数（，）：。血清神经激素递质及炎症因子检测采取（试剂盒来自上海西唐生物科技有限公司）检测血清 环 磷 酸 鸟 苷（，）、一氧化氮（，）、肿瘤坏死因子（，）、白细胞介素（，）、白细胞介素（，）、去甲肾上腺素（，）、血管紧张素（，）水平。肺动脉形态学分析 取大鼠肺组织，生理盐水冲洗干净后置于戊二醛固定液中，经组织脱水、石蜡包埋、石蜡块切片，取各实验组大鼠肺组织石蜡切片行 染色。随机选取各组 例切片中直径为 的近似圆形的肺小动脉进行测量。在 倍及 倍光学显微镜下拍照，观察各组肺血管形态，用 图像分析软件测量 倍光学显微镜下肺动脉中膜厚度。通过如下公式计算肺小动脉中膜厚度百分比（，）（血管外径血管内径）血管外径。统计学分析 采用 统计软件进行数据分析。经正态性检验与方差齐性检验后，正态分布且方差齐性的计量资料以均数 标准差（）表示，组间比较行独立样本 检验，组内比较用配对样本 检验；以例数和百分率表示计数资料，比较采用检验。表示差异有统计学意义。结果 各组大鼠一般情况比较 造模后 周，组大鼠明显消瘦、饮食活动减少、毛发枯黄、脱毛严重，并出现明显呼吸困难。对照组整个过程正常，精神状态良好，动作灵活，反应灵敏，组大鼠表现介于两组之间。如表 所示，入组时各组大鼠体质量无差异（.），周后所有大鼠体质量都出现增加，其中对照组增幅最大，组增幅最小，组介于 组之间，组间有显著差异（）。各组大鼠入组时收缩压和舒张压差异无统计意义（），周后 组收缩压较对照组明显降低，差异有统计学意义（），其余组 周后收缩压和舒张压无统计学差异（.）。各组大鼠入组时心率差异无统计学意义（.），周后 大鼠心率较对照组明显升高，差异有统计学意义（），组介于 组之间，与 组比较，差异有统计学意义（）。心脏超声结果比较 如表 所示，各组间基线心超参数均无显著差异。相比于对照组，组大鼠 周后、右室 明显升高（），明显降低（）；相比于 组，组大鼠、右室 显著降低（），但仍然显著高于对照组，明显升高（）。各组间、差异统计学意义（）。肺动脉收缩压、右心肥厚指数和中膜厚度百分比比较 与对照组相比，组大鼠、均显著升高（）；与对照组相比，组、明显升高，但与 组相比，上述各指标均显著降低（）。见表。肺动脉形态学分析 染色显示对照组大鼠肺血管壁较薄，管腔正常，内膜连续完整，中膜未见平滑肌增殖及炎症细胞浸润。组大鼠肺血管壁明老年医学与保健 年第 卷第 期 ，显增厚，管腔变小，平滑肌层增生肥厚伴明显炎症细胞浸润，组大鼠病理变化介于对照组与 组之间（图）。与对照组相比，组和 组的肺中、小动脉（直径）厚度明显增加（.）；与 组相比，组肺中、小动脉厚度明显缓解（）（表）。标尺为 。表 各组大鼠体重、血压、心率变化情况比较（）参数对照组（）组（）组（）体质量（）基线水平 第 周 收缩压（）基线水平 第 周 舒张压（）基线水平 第 周 心率（次）基线水平 第 周 注：组与对照组相比较，；组与 组比较，。表 各组大鼠心脏超声变化情况（）超声参数对照组（）组（）组（）基础 周后基础 周后基础 周后（）（）（）（）（）（）（）（）注：与对照组 周后比较，；与 组 周后比较，。表 各组大鼠肺动脉收缩压、右心肥厚指数、中膜厚度百分比较（）参数对照组（）组（）组（）（）注：肺动脉收缩压（），右心肥厚指数（），中膜厚度百分比（）。组与对照组比较，；组与 组比较，。老年医学与保健 年第 卷第 期 ，血浆神经激素递质及炎症因子水平 相比于对照组，组大鼠血浆中、的表达均显著升高（）；组大鼠血浆中、较 组显著降低（.），但仍然明显高于对照组（）。相比于对照组，组、显著降低（），组、较 组显著升高（）。见表。讨论 肺血管的收缩和舒张受自主神经系统支配。目前发现 患者的肌肉交感神经活性及血浆 水平明显高于健康人群，可能由于 患者的心输出量降低，代偿性激活了 和 系统，升高的 通过 受体介导了肺动脉平滑肌的增殖失调和肺血管的异常收缩，引起肺血管重塑和肺动脉压力升高，最终导致右心室后负荷增加和右心衰竭。老年 患者，如有基础疾病如高血压、心房颤动、瓣膜性心脏病等引起右心室后负荷增加，各个疾病互为因果互相促进将进一步导致心功能恶化。是近年来新兴的 微创介入疗法，主要通过射频消融使肺动脉压力感受器和肺交感神经束局部坏死，抑制交感神经的活性，降低肺动脉压力，影响肺血管重构。及 等发现 能有效地降低肺动脉平均压力和肺血管阻力，但射频消融导管 应用中存在消融不完全、操作复杂、血栓形成和动脉穿孔风险增加等缺点，且长期预后尚未见具体报道。本团队前期研究发现，在脱氢 介导的犬慢性 模型中，冷冻球囊肺动脉消融在初始阶段可以降低肺动脉局部交感神经活性，改善肺动脉内皮细胞功能，减轻炎症反应，抑制肺动脉重构，但长期对血流动力学和右心室肥厚效果不佳，这与 远期效果存在类似问题。其原因可能是 受大脑中枢统一指挥，单纯某一区域降低，对机体整体 降低有限。所以、冷冻球囊肺动脉消融等方法局部干预，其在动物实验及临床实验中远期效果如何尚存疑。依据本团队既往研究成果，提出设想给予 大鼠迷走神经刺激降低整体交感神经活性，调整机体整体自主神经平衡，更有利于 的长期治疗。图 大鼠肺血管 染色（）表 血浆神经激素递质及炎症因子水平（）项目对照组（）组（）组（）（）（）（）（）（）（）注：组与对照组比较，；组与 组比较，。老年医学与保健 年第 卷第 期 ，本研究发现 组可以观察到肺小动脉中层平滑肌厚度显著减轻，炎症因子、的表达降低，过度激活，血液中 水平降低，抑制 系统，降低 水平，从而打破炎性因子间作用的恶性循环，从而减少炎性细胞因子的分泌，肺血管重构明显改善。组、升高后引起肺血管重塑进而促使心率增快与肺动脉压力升高，进一步验证了 可能参与了 的病理生理过程。与 组相比，组大鼠血清 和 水平明显升高且