不同间歇低氧频率对大鼠血压以及血管内皮功能的影响

林慧　陈一和　夏晓东

[摘要] 目的 觀察不同频率间歇低氧对大鼠血压的影响及其血管内皮功能的变化。 方法 将40只Wistar雄性大鼠随机分为常氧对照组（NC组）及4个间歇低氧组（IH1，IH2，IH3，IH4），其低氧频率分别为10次/h、20次/h、30次/h、40次/h。测定实验前后大鼠动脉收缩压、血清内皮素-1、一氧化氮水平。 结果 ①各组大鼠实验前SBP比较差异无统计学意义。6周实验结束后，各 IH组SBP较实验前和NC组均显著升高（P<0.05或P<0.01）；随着间歇低氧频率的增加，各IH组大鼠血压逐渐升高，但IH4组较IH3组比较差异无统计学意义。NC组SBP较实验前差异无统计学意义。②各IH组血清ET-1水平较NC组相比明显增高（P<0.05），血清NO水平显著降低（P均<0.01）。随着间歇低氧频率的增加，血清ET-1水平升高，NO水平显著降低（P<0.05或P<0.01）。IH4组与IH3组相比，各指标差异无统计学意义。结论 血管内皮功能障碍在慢性间歇低氧致高血压过程中起着重要的作用。随着间歇低氧频率增高，血压升高及内皮损伤加重，但并非频率越高，损伤越重。

[关键词] 阻塞性睡眠呼吸暂停；血压；内皮功能；间歇低氧频率

[中图分类号] R544.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）29-0031-04

Effects of different intermittent hypoxia frequency on blood pressure and vascular endothelial function in rats

LIN Hui1 CHEN Yihe2 XIA Xiaodong1

1.Department of Respiratory Medicine， the Second Affiliated Hospital and Yuying Children's Hospital of Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000， China； 2.Department of Cardiovascular Medicine，the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000，China

[Abstract] Objective To observe the effect of intermittent hypoxia with different frequencies on blood pressure and the changes of vascular endothelial function in rats. Methods 40 Wistar male rats were randomly divided into normoxic control group（NC group） and 4 intermittent hypoxia group（IH1， IH2， IH3， IH4）. The frequency of hypoxia was 10 times/h， 20 times/h， 30 times/h， and 40 times/h. The arterial systolic blood pressure， serum endothelin-1 and nitric oxide levels were measured before and after the experiment. Results （1）There were no statistically significant differences in SBP between the two groups before the experiment. After 6 weeks of experiment， SBP in each IH group was significantly higher than that before experiment and that in NC group（P<0.05 or P<0.01）； with the increase of intermittent hypoxia frequency， the blood pressure of each IH group of rats was increased gradually， but there was no statistically significant difference between IH4 group and IH3 group. SBP in NC group was not statistically significant compared with that before experiment. （2） Compared with NC group， the levels of serum ET-1 in each IH group were significantly higher（P<0.05）. Serum NO level was significantly decreased（all P<0.01）. With the increase of intermittent hypoxia frequency， serum ET-1 level was increased， and NO level was significantly decreased（P<0.05 or P<0.01）. There was no statistically significant difference in each index between IH4 group and IH3 group. Conclusion Vascular endothelial dysfunction plays an important role in the process of hypertension caused by chronic intermittent hypoxia. With the increase of intermittent hypoxia frequency， the blood pressure is increased and the endothelial injury becomes severe. But it is not the case that the higher the frequency， the more severe the injuryendprint

[Key words] Obstructive sleep apnea； Blood pressure； Endothelial function； Intermittent hypoxia frequency

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea syndrome，OSAS）是一种常见的睡眠呼吸障碍性疾病，可以导致OSAS患者各系统损伤，尤其是心血管系统[1，2]。文献表明，OSAS与高血压有很强的相关性，是高血压发生的独立危险因素之一[3，4]。不断有研究证明OSAS患者夜间频繁的间歇低氧血症可导致血管内皮功能障碍，从而引起OSAS合并高血压的发生[5]。关于不同间歇低氧程度和间歇低氧持续时间对大鼠高血压的严重程度影响已有文献报道，但动物模型方面有关低氧频率的研究较少。因此我们通过建立OSAS模式不同频率间歇低氧（intermittent hypoxia，IH）大鼠模型，测定鼠尾动脉收缩压（systolic arterial pressure，SBP）以及大鼠血清中一氧化氮（nitric oxide，NO）和内皮素-1（endothelin-1，ET-1），探讨睡眠呼吸暂停模式不同频率间歇低氧下大鼠血管内皮功能的变化以及对血压的影响机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物

健康成年雄性Wistar大鼠40只，合格证号：SCXK-（军）2009-003，体重（202±15）g。给予普通饲料喂养。

1.2 实验方法

1.2.1 實验分组 按照随机排列表法，将大鼠分为5组，每组8只，分别为NC组（常氧对照组）及IH1组、IH2组、IH3组、IH4组，其间歇低氧频率分别为10次/h、20次/h、30次/h、40次/h。

1.2.2 模型制作 建立OSAS模式间歇低氧模型，将各组大鼠置于自制的相同密闭低氧舱，通过电脑控制程序设定压缩空气和氮气的释放时间及流量，使低氧舱内氧气浓度循环维持在5%～21%，达到预置的低氧/复氧条件。即首先低氧舱内充入纯氮气 30 s，使舱内氧浓度降至最低5%，随后充入压缩空气（IH1：330 s，IH2：150 s，IH3：90 s，IH4：60 s），使舱内氧浓度从低氧状态5%恢复至 21%。NC组舱内氧浓度始终维持在21%。每日低氧暴露时间为9：00～17：00，共6周。其余时间自由摄食，实验过程中无大鼠死亡。

1.2.3 大鼠血压测定 应用无创鼠尾动脉血压仪测量大鼠SBP，分别于实验开始前1 d早晨8：00、实验结束后第2天早晨8：00测量收缩压。连续测量三次取平均值。仪器BP-6，购自成都泰盟科技有限公司。

1.2.4 血清标本采集及各指标测定 于6周实验结束后采取大鼠动脉血，4 000 r/min离心15 min，取上清液，-80℃保存待测。血清ET-测定采用酶联免疫吸附试验（ELI SA），血清NO测定采用硝酸还原酶法，试剂盒分别购于R&D公司（Rndsystems，美国）和南京建成生物工程研究所。按试剂盒说明书进行操作。

1.3统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件处理结果，计量资料以（x±s）表示。各组间采用单因素方差分析检验（One-Way ANOVA），多组间两两比较采用LSD。采用配对t检验，相关性分析采用Pearson方法，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同频率间歇低氧暴露后大鼠血压变化

实验前各组大鼠SBP比较差异无统计学意义（P>0.05）。至6周实验结束后，IH1、IH2、IH3、IH4组SBP较实验前SBP和NC组显著升高（P<0.05或<0.01）；与IH1组相比，IH3、IH4组SBP升高差异有统计学意义（P<0.05）；IH4组较IH3组比较无统计学意义。NC组SBP较实验前差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.2不同频率间歇低氧暴露后大鼠血清ET-1及NO水平

各IH组与NC组相比，血清ET-1水平显著增高，NO水平显著降低（P<0.05或P<0.01）。IH3、IH4组ET-1水平显著高于IH1组，NO水平低于IH1组和IH2组（P<0.05或P<0.01）。IH4组与IH3组相比，ET-1及NO水平差异无统计学意义。见表2。

3 讨论

OSAS与高血压病在临床上有着较高比例的共存率[6]。在高血压等心血管疾病的发生过程中，机制较多[7]，但血管内皮损伤是其最基础的病理变化[8]。而在OSAS患者特有的慢性间歇低氧条件下，可以出现血管内皮收缩功能增强，舒张功能减弱[9，10]，血管活性收缩物质代谢失衡[11]，从而出现血管内皮功能障碍。因此，血管内皮功能障碍在OSAS患者高血压发生发展过程中发挥着潜在的重要作用。

NO和ET-1分别起着舒张和收缩血管的作用，两者在血管中处于动态平衡的状态，有效调节了血管舒缩功能。NO是由一氧化氮合酶（NOS）催化生成，研究发现低氧造成内皮细胞eNOS不仅合成减少，并且活性降低。另外由于底物O2也减少，故NO的生成减少[12]。OSAS患者反复缺氧可导致内皮细胞生成NO减少，而生成ET-1增加[5]。目前已广泛应用通过检测上述血浆中内皮细胞功能标志物来间接反映血管内皮功能。

本研究发现，随着间歇低氧暴露时间的延长，各IH组大鼠SBP至6周实验结束时，明显高于实验前自身血压和NC组，而NC组血压没有升高，说明由OSAS模式的间歇低氧暴露可以引起大鼠血压明显升高，提示OSAS特有的间歇低氧可能是造成血压升高的根本原因。与NC组比较，IH组大鼠血清中ET-1水平显著升高，而NO水平呈现下降，这与国内外的文献报道一致[13-14]。该结果也进一步提示了血管活性物质的改变，在OSAS引起血管内皮功能障碍、高血压发病过程中起着重要的作用。内皮功能障碍是“内皮-高血压-心血管事件”链的始动因子和载体，慢性间歇低氧可以引起血管内皮受损，导致高血压，而长期的高血压对血管壁的剪切力同样可以加重血管内皮损伤，长期恶性循环，严重影响全身心脑血管系统。endprint

另外，我們还监测了不同频率慢性间歇低氧对大鼠高血压以及血管内皮功能的影响。Lavie P等[15]曾报道OSAS患者血压升高的程度与呼吸暂停低通气指数（AHI）呈正相关，研究结果显示，OSAS患者AHI每增多1次，高血压发生的概率就增加1%。本研究也发现，随着间歇低氧频率的增加，血压有升高趋势，但IH4组与IH3组相比没有统计学差异。同样，随着低氧频率的增加，ET-1水平逐渐增高，因此间歇低氧频率可以影响ET-1水平。临床上AHI用来评估患者睡眠呼吸暂停低通气严重程度，有文献表明[16]，中重度组OSAS患者血清ET-1明显升高，而轻度组的患者ET-1并没有升高。这与我们的课题研究结果类似。同样，高IH频率组NO水平明显低于低IH频率组，这说明血管内皮舒张功能受损程度随着频率增加而损伤加重。但是，研究结果发现， IH4组ET-1水平高于IH3组，而NO水平下降，但两组没有统计学意义。与本次研究血压测得的结果一致。有研究说明[17]，间歇低氧-再氧合对细胞炎性损伤，产生于再氧合阶段而非间歇低氧阶段。因此分析原因可能为频率的增加使再氧合时间缩短，不足以再持续性地加重内皮功能损伤[18]。另一原因，过高的呼吸暂停频率患者与低频率者相比，前者相对持续地处于低氧状态，呼吸暂停后难以达到正常氧水平，影响血氧变化的幅度，可能减少内皮功能障碍的程度，故血压没有进一步升高。一项多中心研究纳入国内20家医院共2297例患者，进行关于AHI与高血压患病率的研究[19]结果显现了同样的趋势，随AHI增加，OSAS患者的高血压患病率增高，但当AHI达到（66～70）次/h，OSAS患者高血压患病率达到峰值，而后出现逐渐下降的趋势。该多中心研究样本量大，但该研究并未对高血压产生的机制如血管内皮功能进行检测。因此我们不排除在更高IH频率或更长的间歇低氧条件下，大鼠血压出现下降以及内皮功能损伤减轻的情况，这还需要在以后的实验中加以验证。也有研究表明，AHI并不能完全反映低氧的程度，不能评估间歇低氧对内皮损伤及高血压的影响[20]。

综上所述，血管内皮功能障碍在慢性间歇低氧致高血压过程中起着重要作用。随着间歇低氧频率增高，血压升高及内皮损伤加重，但并非频率越高，损伤越重。因此仍需大规模的临床研究进一步展现持续增高的低氧频率与血压及相关机制的影响。

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（收稿日期：2017-05-20）endprint