早期自发性高血压大鼠末梢微循环功能障碍和形态异常研究*

王春晓 杨 锐 仉红刚 李炳蔚 张秋菊

高血压病是最常见的慢性病之一[1],部分高血压患者并无明显症状,但容易引发心脑肾等实质性器官的损伤[2-4],如脑卒中、心肌梗死,严重时可导致死亡。持续的高血压会导致血管的舒缩力下降与血管内皮的损伤[3],进而导致血管通透性增加及各种免疫粘附分子异常表达,引起慢性血管内皮炎症[4]。当损伤超过了血管内皮自我修复能力时表现为血管功能受损。由于微血管的修复能力没有大血管的修复能力强,所以微循环功能障碍往往出现较早，且越来越得到重视[5]。因此,如何早期发现微循环改变是控制高血压发病亟待解决的重要问题。本文通过低周龄高血压模型大鼠耳廓边缘微循环检测分析，探讨早期高血压微循环功能和形态变化特征。

1 材料与方法

1.1 实验动物和分组

8周龄雄性自发性高血压大鼠(SHR组)和正常血压WKY大鼠(对照组)各6只,体重180-200g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司。实验前进行普通饲料适应性饲养，于12h明暗交替、温度22-25℃、湿度40-60%环境中，自由饮水和进食，2天后进行实验。

1.2 主要仪器与试剂

大鼠血压测量仪(Softron BP-2010A，中国)；激光多普勒血流成像仪(LDI)购自英国Moor Instruments公司；高功率针式激光多普勒微循环检测仪(moor VMS-LDF1 )购自Moor Instruments公司；激光微循环形态和功能分析仪CapiScope CAM1(Capillary Anemometer, KK Research Technology, Devon, 英国)；小动物气体麻醉机ASA 1680(ASA，英国)；异氟烷(批号：045747，北京友诚生物科技有限公司)；医用氧气(中国医学科学院细胞资源中心)。

1.3 检测指标和方法

实验大鼠持续吸入2%异氟烷与医用氧气的混合气体，麻醉后仰卧固定于实验操作台，耳缘部位去毛后测量以下指标。

1.3.1 血压：采用Softron BP-2010A大鼠血压测量仪测量血压。前一晚大鼠禁食不禁水，第二天白天于22 ℃左右室温条件下，将大鼠放置血压仪保温桶内，暴露大鼠尾巴，采用尾套法将测量仪套至尾巴近端，待保温箱温度升温并稳定至38 ℃后，对大鼠进行血压测量。每只大鼠至少测量6次，取平均值。

1.3.2 血流灌注量：采用激光多普勒血流成像仪 LDI扫描大鼠耳廓，定量检测大鼠耳廓末梢皮肤单位面积里面的微血管血流灌注情况。

1.3.3 平均血流速度和血细胞聚集度及小波转换：以高功率针式激光多普勒微循环检测仪moor VMS-LDF1采取单点多时长式监测方法定量监测大鼠耳廓斜上方部位的微血管血流速度及血细胞聚集度，获取的正弦波式LDF信号经moor VMS-PC Version 3.1分析软件转换为高斯函数Morlet小波。得到相应指标的数值后，使LDF信号转换成五个不同生理来源的特征频段。通过小波转换后可将不同生理来源的特征频段转换为横坐标为频率、纵坐标为振幅值的二维和三维图像。

1.3.4 微血管形态和功能性微毛细血管定量分析：将有血流通过的微毛细血管定义为功能性微毛细血管，以激光微循环形态和功能分析仪CapiScope CAM1取2个以上视野检测大鼠耳廓皮肤微血管功能动态图，每个视野测量面积为980.4μm×784.3μm。再通过数据分析软件对实时动态图像进行分析获取大鼠耳廓直径范围小于100μm的功能性微毛细血管的总长度、迂曲度和密度等指标。

1.4 统计学处理

2 结 果

2.1 两组大鼠血压比较

表1显示SHR组收缩压、舒张压、平均动脉压和脉压差均较对照组升高(P<0.01)。

表1 两组大鼠血压值的比较

2.2 两组大鼠耳廓观察和微血流灌注量比较

明场图片，对照组大鼠耳廓呈红色，SHR大鼠耳廓相对较白(图1A、1C)，LDI扫描成像对照组大鼠耳廓血流灌注充盈，而SHR大鼠耳廓呈缺血状态(图1B、1D)。定量分析SHR大鼠血流灌注量明显低于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。见表2。

注：A、B为对照组，C、D为SHR组，A和C为明场耳廓照片，B和D为激光扫描血流成像图1 两组大鼠耳廓微循环肉眼观察和多普勒激光成像扫描图

2.3 两组大鼠耳缘微循环血流速度、血细胞聚集度比较

经过小波分析得到的不同生理来源的特征频段分别为频率区间为2.0- 5.0Hz的Band 1心脏活动来源、频率区间为0.4-2.0Hz的Band 2呼吸活动来源、频率区间为0.15-0.4Hz的Band 3肌源性活动来源、频率区间为0.05-0.15Hz的Band 4神经活动来源及频率区间为0.01-0.05Hz的Band 5内皮细胞来源。

SHR组大鼠耳缘微循环平均血流速度显著低于对照组(P<0.05)；平均血细胞聚集度与对照组比较无明显差异(P>0.05)，小波分析，不同生理来源的耳缘末梢血流速度与对照组无明显差异(P>0.05)，血细胞聚集度的Band 1、Band 2较对照组显著增加(P<0.05)，而Band 3、Band 4、Band 5与对照组差异无统计学意义(P>0.05)。见图2、表2。

注：A、C为对照组，B、D为SHR组；A、B为血流速度小波分析图，C、D为血细胞聚集度小波分析图图2 大鼠耳缘微血管血流速度与血细胞聚集度小波分析3D图

表2 两组大鼠平均血流速度、血细胞聚集度和功能性微毛细血管指标比较

2.4 两组大鼠耳缘微循环形态指标比较

结果显示，SHR组与对照组大鼠相比其耳廓有效微血管密度明显稀疏(P<0.01)，微血管迂曲度也有降低，但差异无统计学意义(P>0.05)。

SHR组大鼠不同直径微血管总长度均较对照组减少，尤其直径30-50μm的微血管总长度减少显著，差异有统计学意义(P<0.05)。见图3、表2。

注：A为对照组、B为SHR组实时拍摄图；C为微血管定量分析模式图(视野尺寸：980.4μm×784.3μm)图3 大鼠耳缘微血管密度分布分析

2.5 微循环指标和血压变化的相关性分析

图4显示，耳廓微循环的血流灌注、平均血流速度(包括Band 3、Band 5)与其血压指标值呈显著或一定负相关，功能性微血管密度、直径<50μm微血管总长度及微血管迂曲度与其血压呈强或较强负相关，而Band 1、Band 2和Band 5血细胞聚集度与其血压呈强或较强正相关(P<0.01或P<0.05)。这些微循环指标间亦存在不同程度的相互关系。

图4 Pearson相关分析图

3 讨 论

原发性高血压发病原因复杂，一直是重要的研究热点[1,6]。有研究[7, 8]报道原发性高血压患者93%以上存在微循环障碍，其中近50%存在原发性微循环障碍，其他为继发性和伴发性微循环障碍。虽然高血压与微循环障碍的因果关系尚不明确，但是目前研究支持改善微循环能够有效减少高血压患者靶器官损害[9,10]。

本文结果显示高血压大鼠早期出现显著的血压升高外，末梢微循环血流灌注量、平均血流速度均显著降低，小波分析显示心脏活动来源及呼吸活动来源的血细胞聚集度亦显著增加，提示该阶段已经存在外周微小血管的阻力增加。从微循环形态和功能检测结果显示，高血压早期的末梢微循环功能性微血管密度显著降低(P<0.01)，不同直径功能性微毛细血管的总长度均减少，其中直径30-50μm的显著减少，均有力地说明高血压早期的末梢微循环的微毛细血管的形态和功能均有明显改变。

高血压发病的早期末梢微循环形态和功能变化特征是什么？传统的激光多普勒血流成像仪和针式检测仪都是通过采集血流信号来反应微血管血流量和微血流速度以及血细胞聚集度，但无法观察和判断功能性微毛细血管的改变。而激光微循环形态和功能分析仪可以直观测量功能性微毛细血管的形态、分布和功能变化，本文采用上述三种方法相互补充，能够有效地检测和分析末梢微循环形态和功能。

相关性分析结果显示，SHR大鼠微血流灌注、平均血流速度、功能性微血管的密度直径<50μm微血管总长度与其收缩压、舒张压、平均动脉压和脉压差的升高之间存在显著负相关，而心源性和呼吸源性血细胞聚集度与其显著正相关，结合本实验室之前报道[11]的8周龄高血压大鼠存在脏器微循环障碍，本文结果进一步支持了末梢微循环功能障碍与早期高血压发生发展的密切相关。

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