1、人工寒潮对高血压和正常血压大鼠脑血管收缩反应性的不同影响作者：施晓耕，梁凤萍，黄聿，黄如训 【Abstract】 AIM: To examine the influence of artificial cold exposure (ACE) on cerebrovascular responses to receptordependent and receptorindependent vasoconstrictors in renovascular hypertensive rat(RHR) and normal SD rat. METHODS: Twentyfour rats were r
2、andomly divided into 4 groups: RHR, RHT+ACE, SD and SD+ACE (n=6/group). RHR(SBP200 mmHg) was reproduced by twokidney and twoclip(2k2c) way. Segments of the middle cerebral artery (MCA) from the 4 groups were mounted in Multi Myograph System for measurement of isometric contractions and cumulative co
3、ncentrationdependent contraction to endothelin1, U46619, phenylephrine, and extracellular K+ in normal Krebs solution. RESULTS: There was no significant difference in vasoconstriction induced by phenylephrine, thromboxane A2 analog U46619, endothelin1 or high K+ in MCA between RHR and RHR+ACE. Howev
4、er, the constrictions to these constrictors were reduced in RHR and RHR+ACE compared with vessels from SD and SD+ACE. CONCLUSION: ACE results in a significant reduction in vasoconstrictive response to both receptordependent and independent constrictors in MCA of SD rats, not RHR. 【Keywords】 artifici
5、al cold exposure; renovascular hypertensive rat; stroke; vascular responsiveness 【摘要】目的： 检测肾血管高血压大鼠(RHR)和 SD大鼠离体大脑中动脉（MCA）对于血管收缩剂的张力反应差异，探讨 ACE对不同血压大鼠脑血管反应性的不同影响及其意义. 方法： 将双肾双夹（2k2c）法复制成功的 RHRSBP200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa） 及正常血压的SD大鼠各分为寒潮和非寒潮共 4组（6 只/组） ，单笼放置于 ACE和室温环境 3 d后，显微操作分离 MCA制作离体动脉环，等张收缩法测定离
6、体血管张力及其对于受体依赖药(phe, U46619, ET1) 和非受体依赖的(高K+)血管收缩剂的反应. 结果： 人工寒潮减弱 SD大鼠phe，U46619，ET1 和高 K+诱导 MCA的血管收缩反应； 与 SD相比，以上血管收缩反应在 RHR都隆低； 对于 RHR而言，人工寒潮对于 RHR的 MCA血管收缩反应与室温组相比没有统计学改变. 结论： 严重高血压的 RHR脑动脉功能受损，其 MCA血管收缩反应能力低于 SD，而且在寒冷时丧失了进一步减弱收缩的调节保护能力. 【关键词】 人工寒潮；脑卒中；肾血管性高血压大鼠；血管反应性 0 引言 临床研究和流行病学资料显示，在寒冷季节，尤其是
7、气温骤降的寒潮时，脑卒中发病明显增多1. 流行病学调查发现的另一个与之相似的现象是：寒冷能够诱发高血压2. 这二者之间的相关性是寒潮诱发卒中系列课题的研究目的之一3. 我们前一阶段的动物实验结果显示 3 d间歇的人工寒潮（artificial cold exposure, ACE）能够使肾血管性高血压大鼠（renovascular hypertensive rat, RHR） ，特别是严重高血压的 RHR脑卒中的发生率显著升高，但是并不伴随血压升高，反而是有所下降，与此同时，ACE 能够引起 SD大鼠 SBP轻度升高3 ，这一结果提示我们， 高血压和正常血压个体对于寒冷引起的血管反应可能有所不
8、同，与寒冷诱发 RHR卒中的发生或有密切关系. 本研究我们通过 ACE对 RHR以及 SD的大脑中动脉（MCA）对血管收缩剂的等张收缩反应来探讨高血压和正常血压大鼠的脑阻力血管反应性的差异，并进一步探讨它在寒冷诱发高血压动物脑卒中发生的意义和可能的机制. 1 材料和方法 1.1 材料体质量 6080 g 的封闭群雄性 SD 大鼠 24只( 香港中文大学实验动物中心提供). 乙酰胆碱（ACh）, 苯福林（phe）, U46619, ET1 等药品均购自 Sigma 公司. 除 U46619外其他试剂储存液均以DDH2O 配制，工作液以新鲜的 Kerbs 液稀释. U46619储存液以 DMSO配
9、制，工作液在实验当天以新鲜的 Kerbs 液稀释. 阻力血管收缩反应张力由多通道肌张力生物信号记录仪（Multi Myograph System, Danish Myo Technology, Myograph）测定. 血管外径和腔内压力通过软件MyoView (version 1.1 P, 2000, Photonics Engineering Ltd., Denmark)记录和分析. 1.2 方法 1.2.1 模型制作及动物分组实验组 12只大鼠按文献报道的双肾双夹法(2k2c)复制成 RHR4 . 在 22空调 房间以普通大鼠饲料喂养，自由饮用自来水. 对照组 12只 SD大鼠不做手术，
10、相同条件饲养. 术后 8 wk RHR组 SBP全部达到或超过 200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),SD组 SBP 110130 mmHg. 人工寒潮实验:2K2C 手术后 8 wk开始 ACE实验，共分为SD, SD+寒潮, RHR, RHR+寒潮 4组,每组 6只. 寒潮组：22空调动物房12 h(7 am 7 pm)，4冷房 12 h(7 pm7 am)为 1 d循环，共 3 d. 非寒潮组：22空调动物房 3 d. 1.2.2MCA 离体动脉血管反应性测定大鼠称体质量，CO2 麻醉后, 取出脑放在盛有新鲜配制的 Krebs 溶液(4 ) 的培养皿中, 并通以950 m
11、L/L O2和 50 mL/L CO2混合气（37 ）. 解剖显微镜下迅速清除血液、脂肪和结缔组织, 于近 Willis 环段取下长约 1.31.6 mm ，直径约 5070 um的 MCA血管段，加入不同浓度的各药物，以 Myograph 记录 MCA血管张力的变化. MCA 血管的标准化：自动牵引钢丝将血管向其直径方向以 1 mN的基础张力（静息张力）牵拉，并且固定于水浴槽中 90 min,此时血管状态类似其正常功能时的生理状态，以下的实验均在此状态下完成. MCA 血管张力的测定：首先给予激动剂 60 mmol/L K+ 使小动脉产生张力,维持 5 min后，以 5 min末的激活张力作
12、为 100 %(张力单位为mN/mm) ，充分冲洗至基线. 静息 30 min后，血管环首先用 1 mol/L 的 Phe收缩然后以 ACh舒张以确定血管内皮的存在. 之后以 Krebs 液清洗，恢复张力至基线，稳定 60 min后开始实验，分别加入药物观察，所产生的效应以下一个浓度前的肌张力占激活张力的百分比表示,由此获得药物的量效曲线. 每做好一种药物的剂量 反应曲线, 用 37的Krebs 液冲洗 6 次, 温育 30 min ,待曲线恢复至基础张力后 , 再作下一步实验. 每一动脉环只做 3 个剂量 反应曲线. 实验结束后, 测量血管内外径. 动脉环对血管收缩剂的收缩反应以 mN/mm
13、表示. 观察 ET1 (150 nmol/L)、U46619 (1100 nmol/L)、phe (0.0330 mol/L)、extracellular K+ (2080 mmol/L)药物的剂量依赖性血管的收缩和舒张反应. 统计学处理：结果用 xs表示，用 Prism (version 3a; GraphPad Software, San Diego, CA)软件进行统计学处理，组间比较用 twoway ANOVA以及两两比较法. P0.05 认为有统计学差异. 2 结果 与 SD相比，phe (30 nmol/L30 mol/L)引起的血管收缩反应较RHR减弱；寒冷减弱 SD的血管收缩幅
14、度，对 RHR的血管收缩没有明显影响； phe引起各组大鼠 MCA血管收缩的最大反应（Emax）为 SDSD+寒潮RHRRHR寒潮，但 RHR与 RHR寒潮无统计学差异. U46619 (1100 nmol/L)也可以引起 SD大鼠 MCA的剂量依赖收缩反应，但是，在 RHR，U46619 只引起微弱的脑血管收缩反应；另外，寒冷减弱 U46619对 SD血管收缩作用，对 RHR的血管却没有影响. U46619引起各组大鼠MCA血管收缩的 Emax为 SDSD+寒潮RHRRHR寒潮，但 RHR与 RHR寒潮无统计学差异. SD的 MCA对 ET1(1 50 nmol/L)产生剂量依赖的张力改变，
15、ET1 引起血管收缩反应在 RHR比 SD减弱,寒冷减弱SD的血管收缩幅度，但是在 RHR寒潮后后则没有进一步的抑制. 各组对于 ET1 引起血管收缩的 Emax为 SDSD+寒潮RHRRHR寒潮，但 RHR与 RHR寒潮无统计学差异. 与 SD相比，高 K+(2080 mmol/L)引起的血管收缩反应在 RHR减弱；寒冷减弱 SD的血管收缩幅度，对 RHR的血管收缩没有明显影响； 高 K+引起各组大鼠 MCA血管收缩的最大反应（Emax）为 SDSD+寒潮RHRRHR寒潮，但 RHR与 RHR寒潮无统计学差异（表 1）. 3 讨论 MCA 是大脑的主要供血和阻力血管,具有很强的血管收缩舒张能
16、力，在受到神经、体液刺激时通过动脉直径的自我调节以保持脑血流量稳定. 本研究我们采用多通道的 Myograph仪测定 RHR和 SD大鼠 MCA收缩反应性，组间重复性高，数据稳定，可比性强，为研究不同血压大鼠的脑血管张力变化提供了可靠的客观依据. 表 1四组大鼠大脑中动脉对 phe, U46619,ET1 和高 K+的最大收缩反应比较（略） 本实验中 RHR的 MCA对于受体依赖和非依赖的血管活性药引起收缩反应较正常血压 SD大鼠显著减弱. 而以往的文献报道显示慢性高血压动物（多数用 2k1c大鼠）小动脉对于 phe的收缩反应性升高5 ，其原因考虑为高血压时,较小动脉和小动脉会出现平滑肌细胞增
17、生、肥大,血管管壁增厚,血管壁厚与管径之比提高. 这种改变可导致血管的收缩反应性增强，并具有“结构性放大器”的作用,使血压升高. 但是我们的实验却发现 RHR大脑中动脉对于血管收缩剂的反应比较 SD大鼠有明显减弱，可能的原因是上述实验采用高血压形成 34 wk，血压 160180 mmHg的2k1c高血压大鼠，我们所采用的 2k2c 的 RHR血压增高的时间长（7 wk） 、程度重（超过 200 mmHg）,在这种长期、严重的高血压的 RHR，脑血管结构和功能已经严重损害，对于血管收缩剂的反应减弱. 正常血压大鼠经过慢性的寒冷暴露（45，持续 34 wk）可以诱导高血压；经过寒冷暴露大鼠的体内
18、、体外实验都表现出血管（主动脉）对于 1 肾上腺素受体激动剂 phe反应减弱，提示血管 1 肾上腺素受体数量或者反应性在寒冷后下降6. 本实验的结果显示寒冷显著地减弱 SD的 MCA收缩幅度，在重度高血压的 RHR却没有明显影响. 我们推论，其可能的原因是生理条件下，重要的器官如脑的阻力血管具有自我调节保护功能，在寒冷暴露后能够降低自身的血管张力，减弱对各种收缩剂的收缩反应，以保证脑的供血动脉不发生痉挛或者持续收缩引起脑缺血. 而长期、严重的高血压损害的肾性高血压大鼠，可能丧失了脑动脉自我调节保护机制. 阻力血管收缩主要与血管中膜平滑肌有关，可以由受体依赖的(phe, U46619, ET1
19、等)和非受体依赖的(高 K+)血管收缩剂引起收缩反应5. 其中 phe能够引起脑、心等脏器阻力血管的收缩，是血管生理药理实验的经典收缩剂，也是研究寒冷对机体影响的经典介质. U46619是血栓烷 A2（TXA2）的类似物，后者是血小板聚集和血管平滑肌收缩的强烈刺激物，在心梗和动脉粥样硬化中起重要的作用. 我们的实验发现，U46614对于 RHR的 MCA所产生的收缩作用较弱，提示 TXA2在高血压动物脑血管病变中所起的作用较小. ET1 具有强烈、长效、广泛的（大、小脑动脉）的脑血管收缩作用，导致脑血管痉挛，进而引起脑缺血和神经功能的损害,而脑缺血以后，脑组织和血浆内的 ET1 浓度也会增加，
20、引起继发的脑损害. 我们研究7发现人工寒潮初期会引起脑组织的 ET含量增加，可能会对 SD的 MCA产生刺激并形成适应性的收缩反应减弱，但在 RHR的脑动脉缺乏这样的调节保护反应. 综上所述，本研究首次探讨了寒冷对于正常血压和肾血管性高血压大鼠的脑阻力血管张力影响的差异，发现了 ACE导致正常血压的 SD大鼠MCA血管收缩反应显著下降；RHR 的 MCA血管收缩反应能力显著低于 SD大鼠，而且在寒冷时丧失了减弱收缩的调节保护能力，在寒冷刺激时发生可能到血管持续收缩甚至痉挛，与寒冷时脑卒中的发生有一定关系. 基金项目：国家自然科学基金（30471917） 【参考文献】 1Hong YC, Rha
21、 JH, Lee JT, et al. Ischemic stroke associated with decrease in temperatureJ. Epidemiology,2003,14:473-478. 2Sun Z, Wang X, Wood CE, et al. Genetic AT1A receptor deficiency attenuates coldinduced hypertensionJ. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2005,288:R433-439. 3Huang RX, Xiao XH, Li L. Exper
22、imental study on the meteorological factors inducing the occurrence of strokeJ. Chin J Geriatr,2001,20:366-368. 4Shi XG, Huang RX. Microarray analysis of acute gene expression profile in RHR after permanent MCA occlusionJ. Chin J Nerv Ment Dis,2005,31:244-248. 5Ando H, Zhou J, Macova M,et al. Angiot
23、ensin II AT1 receptor blockade reverses pathological hypertrophy and inflammation in brain microvessels of spontaneously hypertensive ratsJ. Stroke, 2004,35:1726-1731. 6Fregly MJ, Brummermann M. Effect of chronic exposure to cold on vascular responsiveness to phenylephrine and angiotensin IIJ. Pharmacology,1993,47:237-243. 7Xie LC, Huang RX, Li CX. Experimental research of artificial cold stream on the occurrence of strokeJ. Chin J Nerv Ment Dis,2004,30:198-201.
