家兔动脉血压神经―体液调节机制及影响因素的研究

李依芃,刘 敏,薛孟周*

(1.河南大学生命科学学院,河南开封475004;2.河南大学第一附属医院神经内科,河南开封475001)

家兔动脉血压神经―体液调节机制及影响因素的研究

李依芃1,刘 敏2,薛孟周2*

(1.河南大学生命科学学院,河南开封475004;2.河南大学第一附属医院神经内科,河南开封475001)

目的通过对家兔动脉血压神经―体液调节的研究,分析其发生机制,并观察神经、体液因素对心血管活动的影响。方法通过夹闭颈总动脉、结扎剪断一侧减压神经、电刺激迷走神经、同时结扎双侧迷走神经、剪断双侧迷走神经、注射肾上腺素,观察家兔动脉血压变化,并用RM6240多道生理信号采集系统对家兔的动脉血压进行记录。结果夹闭颈总动脉,发现动脉血压升高;结扎或剪断一侧减压神经,刺激完整的主动脉神经及其中枢端均可引起血压的下降,而刺激该神经外周端血压基本不变;电刺激迷走神经,血压下降;同时结扎双侧迷走神经,动脉血压降低;剪断双侧迷走神经,电刺激迷走神经外周端,血压下降;静脉注射肾上腺素后,血压降低。结论家兔的动脉血压是受神经和体液共同调节的。

家兔;动脉血压;神经调节;体液调节

在正常生理情况下,人和高等动物的动脉血压是比较稳定的,这种相对的稳定性是通过神经因素和体液因素的共同调节而实现的,神经调节和体液调节都是人体调节的基本方式[1-2]。神经调节和体液调节之间,既有区别,又相互联系。家兔的主动脉神经在生理学解剖上独成一支,易于分离。因此,利用家兔的主动脉神经作为研究对象便于观察其作用。

本实验是应用液导系统去直接测定动脉血压,即将动脉插管与压力传感器连通,使其中充满抗凝液体,构成一个液导系统。将动脉插管插入动脉内,动脉内的压力及其变化均可通过封闭的液导系统传递到压力传感器,并由计算机的采集系统将其结果记录下来。

1 实验材料

1.1 实验对象

60日龄健康家兔4只,雌雄各2只,体质量2.5～3.0 kg,由河南大学生命科学学院基础实验室提供。

1.2 实验仪器

RM6240多道生物信号处理系统(含心电插件)、常用手术器械、家兔手术台、支架、压力传感器、张力传感器与滑轮或动物呼吸传感器、保护电极、双凹夹、气管插管、动脉插管、三通管、动脉夹、纱布、棉线、注射器等。

1.3 实验试剂

生理盐水,体积分数20%～25%氨基甲酸乙酯,肝素,肾上腺素,乙酰胆碱。

2 实验方法

2.1 分离颈部迷走神经

取体积分数25%氨基甲酸乙酯溶液(4.5 m L/kg)在家兔耳缘静脉处缓慢注入,对其进行麻醉,并进行常规固定、剪毛后消毒,沿颈前正中线做一个5～7 cm的切口,分离皮下的组织和肌肉,使气管暴露。对气管两旁的肌肉进行钝性分离,在气管两侧较深部可以找到包在颈动脉鞘内的颈总动脉、迷走神经、交感神经和减压神经,仔细对其进行辨认并用玻璃分针将双侧的迷走神经分离出来,穿线备用。

2.2 分离颈部血管及一侧主动脉

用玻璃分针分离颈部血管及一侧主动脉,使其处于游离状态并用棉线结扎固定。

2.3 动脉插管

先将颈动脉靠头端结扎,然后在向心端用动脉夹夹闭动脉,将食指放在颈动脉下方,用锋利的手术刀沿动脉方向切一纵向小口或用眼科剪沿动脉方向剪一“V”型开口,用眼科镊夹起开口处动脉上壁,将动脉插管经此口插向颈动脉向心端,将备用线结扎防止插管脱落,松开动脉夹,即可看到动脉血与插管内液体混合,并有波动。

2.4 记录血压变化曲线

打开RM6240型多道生理信号采集系统,将压力换能器的一端连接在仪器的第一通道中,另一端通过三通管与动脉插管相连,打开实验系统,进入“兔动脉血压调节”模块,采样记录观察血压曲线。

3 结果

3.1 夹闭颈总动脉,血压的变化情况

夹闭颈总动脉30 s,发现动脉血压升高。因为,夹闭颈总动脉导致颈动脉窦血压下降,颈动脉窦压力感受器收到刺激减弱,窦神经传入冲动减小,心交感中枢兴奋,小静脉收缩,回心血量增多,最终导致血压升高。见图1。

图1 夹闭颈总动脉30 s血压变化曲线

3.2 结扎剪断一侧减压神经后电刺激神经中枢端和外周端,血压变化情况

结扎剪断一侧减压神经,刺激完整的主动脉神经及其中枢端均可引起血压的下降,而刺激该神经外周端血压基本不变。因为,主动脉神经属于传入神经,其作用就是将主动脉弓感受器发出的冲动传入至延髓处的心血管中枢,反射性引起血压的下降。而刺激其外周端虽可以将冲动传给外周,但不会引起明显的血压变化。见图2、图3。

图2 电刺激减压神经中枢端血压变化

图3 电刺激减压神经外周端血压变化

3.3 电刺激迷走神经,血压变化情况

电刺激迷走神经,血压下降。迷走神经的兴奋传导至心脏,抑制了心脏的兴奋,心脏搏起速率减慢,导致血压下降。见图4。

图4 电刺激迷走神经血压变化

3.4 同时结扎双侧迷走神经,血压变化情况

同时结扎双侧迷走神经,中的传出神经纤维末梢释放乙酰胆碱,与心肌细胞膜M受体结合,产生负性传导作用,使血压降低。见图5。

图5 同时结扎双侧迷走神经血压变化情况

3.5 剪断双侧迷走神经并电刺激外周端,血压变化情况

剪断双侧迷走神经后刺激迷走神经外周端,血压下降。因为,迷走神经的兴奋传导至心脏,抑制了心脏的搏动,心脏搏动减慢,血压随之下降。见图6。

图6 剪断双侧迷走神经血压变化情况

3.6 静脉注入肾上腺素后血压变化情况

静脉注射0.1～0.3 m L肾上腺素后,可导致血压降低。肾上腺素能与血管平滑肌上的受体结合,使血管舒张,管径增大,外周阻力减小,从而使血压降低。见图7。

图7 静脉注射肾上腺素血压变化情况

4 讨论

实验证明,家兔的动脉血压是受神经和体液共同调节的。主动脉神经是传入神经,从血压变化的波形来看,刺激减压神经后的动脉血压变化波形较为特殊。当刺激减压神经中枢端时,动脉血压发生迅速的下降,但当停止刺激后,由于延髓处有“减压区”和“加压区”的交互抑制现象的存在,动脉血压的下降会出现缓慢的恢复[3]。

肾上腺素(E)、去甲肾上腺素(NE)等都属于儿茶酚胺类神经物质(CATs),作为神经递质和激素,在神经调节活动中起重要作用[4]。从动脉血压变化的时间来看,夹闭左侧颈总动脉,进而刺激减压神经中枢端、迷走神经中枢端及外周端,动脉血压一般在1～5 s内发生明显变化,而当刺激停止后,血压会发生迅速的恢复,时间一般不会超过40～60 s。而注射体积分数0.01%肾上腺素和体积分数0.01%乙酰胆碱,动脉血压的变化一般出现在注射后7～10 s,而整个的恢复过程大约需要4～6 min[3],恢复时间相对较缓慢。这一现象主要是由于神经调节作用速度迅速但其持续时间较短,而体液调节作用缓慢但持续时间相对较长[5]。

夹闭左侧颈总动脉同时注射体积分数0.01%肾上腺素可以观察到家兔的动脉血压明显升高;刺激减压神经中枢端、迷走神经中枢端和外周端以及注射体积分数0.01%乙酰胆碱均可观察到家兔的动脉血压发生明显下降;但刺激减压神经外周端家兔的动脉血压却无明显变化。家兔的减压神经属于传入(感觉)神经纤维,而减压神经上行至颅底后并入迷走神经,刺激减压神经中枢端后,神经反射引起的动脉血压的变化与刺激迷走神经中枢端相类似。肾上腺素作为一种化学物质及信号,可以与其特定受体结合,引起血管的舒张,外周阻力的减小,使血压降低。去甲肾上腺素则主要是通过结合外周阻力血管平滑肌上的α受体,使血管发生收缩,从而增大外周阻力。除此之外,去甲肾上腺素还能通过激活心肌上的β受体,增加心输出量从而使血压升高[6]。

高血压作为心血管系统的常见疾病之一,也是引起冠心病、心力衰竭以及脑梗死等疾病的危险因素之一,但目前对于高血压疾病的治疗效果并不十分乐观。从某种程度上讲,血压控制不良的原因可能是由于对血压调节的相关生理基础及原发性高血压的病理生理机制理解不够深入[7]。Kawaguchi等[8-9]研究发现,自主神经系统的活性状态在原发性高血压的起病及长期维持过程中起着非常重要的作用,同时,Esler等[10]也认为,神经源性高血压约占高血压患者的50%以上,而肾脏交感神经活性状态则是其中的重要组成部分。因此,研究动脉血压的神经―体液调节,对于肾脏的神经调节与高血压去肾脏神经治疗研究具有很大帮助,同样也可能为原发性高血压的治疗提供新的选择。

正常情况下动脉血压的影响因素包括博出量、外周阻力、大动脉管壁的弹性、血容量与血管容积关系和心率。呼吸和心脏迷走神经在中枢的偶联,使得刺激迷走神经时,心脏活动受到抑制,心输出量下降,血压下降[11]。而作为肺牵张反射的传入神经,刺激迷走神经,传入冲动增加,呼吸频率加快、呼吸幅度下降[12]。刺激迷走神经及其外周端都会引起血压的下降,而切断迷走神经也会引起血压的下降。因此证明,家兔的动脉血压是受神经和体液共同调节的。

[1]宋仕豪.比较神经调节与体液调节[J].高中生学习编辑部,2014,4(4):54―55.

[2]韩涵.“神经调节和体液调节的关系”一节的概念转变教学[J].生物学教学,2014,39(1):5―7.

[3]万军利.神经、体液因素对家兔动脉血压的影响[J].烟台师范学院学报(自然科学版),1994,10(3):238―240.

[4]逯小龙,王坤.运动心脏的神经体液调节[J].训练与竞赛,2009,3(3):50―52.

[5]Jonhage S,Ackermann P,Saartok T,et al.Calctionin gene related peptide and neruopeptide Yin skeletal muscle after eccentric exercise:a mincrodialysis study[J].Br J Sports Med,2006,40(3):264―267.

[6]刘红,刘爱民,刘行海,等.去甲肾上腺素与乙酰胆碱对家兔动脉血压影响的量效研究[J].现代医药卫生,2011,27 (3):322―323.

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[8]Kawaguchi M,Scott K A,Moran T H,et al.dorsomedic corticotropin-releasing factor mediation of exer cise-indu ced anorexia[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2005,288(6):1800―1805.

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[12]李永格.一种在家兔体内简易模拟心电监护的实验方法[J].华夏医学,2014,27(3):101―103.

[责任编辑 段金卯]

Mechanisms and influence factors of arterial blood pressure with nervous-humoral regulation in rabbit

LI Yipeng1，LIU Min2，XUE Mengzhou2*
（1.School of Life Sciences，Henɑn University，Kɑifeng，Henɑn 475004，Chinɑ；2.First Affiliɑted Hospitɑl，Henɑn University，Kɑifeng，Henɑn 475001，Chinɑ）

ObjectiveTo analyze the mechanisms and observe the effects of arterial blood pressure with nerve-humoral regulation on cardiovascular activity in rabbit.MethodsBy carotid arteries were clipped；bilateral vagal nerves were electrically stimulated，ligated，cut and epinephrine was injeted，observing the change of rabbits'arterial blood pressure.The rabbit arterial blood pressure was recorded by RM6240 multi-channel physiological signal acquisition system.ResultsBlood pressure（BP）increased when carotid artery was clipped.After unilateral aortic nerve was ligated or cut，BP was downregulated when aortic nerve or its central endings were stimulated.However the BP was not changed when the aortic peripheral nerve was stimulated.BP was down-regulated when vagal nerve endings were electrically stimulated，bilateral vagal nerves were ligated and bilateral vagal nerves were cut.BP was down-regulated if vagal nerve peripheral endings received electrical stimulation.BP was also down-regulated when epinephrine was intravenous administrated.ConclusionRabbit arterial blood pressure was regulated by both nervous system and humoral system.

rabbit；arterial blood pressure；vagal nerve；humoral regulation

R318.03

A

1672―7606(2015)04―0262―04

2014-10-12

国家自然科学基金面上项目(81471174);国家自然科学基金重点国际(地区)合作项目(81520108011)

李依芃(1994―),女,河南开封人,在校本科生。

*通讯作者:薛孟周(1963―),男,河南洛阳人,博士,教授,从事神经疾病的临床治疗及研究工作。