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ISSN:1004-0374
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《生命科学》 2006, 18(1): 1-
恢复受损的ABR功能作为心血管疾病防治的新策略
苏定冯
中国人民解放军第二军医大学,上海 200433

1 ABR项目的背景和意义
      动脉压力感受性反射(arterial baroreflex, ABR)是心血管活动最重要的调节机制。早期对ABR的研究,多集中在生理学范畴。近年来,ABR功能异常与心血管疾病的关系受到了人们的重视[1~3]。根据我们的体会,对ABR功能异常在心血管疾病中重要性的认识,可粗略地划分为三个阶段。第一阶段:1980年以前,认为ABR功能异常参与高血压的发病机制,人们对ABR的研究热情很高。在高血压的病理模型中,其中有一种高血压模型叫“神经源性高血压”,方法就是切断ABR的传入神经:去除主动脉神经和颈动脉窦神经(sinoaortic denervation, SAD)。第二阶段:20世纪80年代初到90年代中期,研究证明SAD不引起持续性的高血压。这是由于清醒大鼠和清醒犬24小时血压连续监测技术的发展,人们发现,SAD后24小时的血压平均值并不升高,只是血压变得不稳定,亦即血压波动性增高。以前人们测到的高血压,只是反映了动物在血压测量时应激状态下的血压高峰值。因此,神经源性高血压动物模型被取消,但SAD方法仍然有用,我们把它作为研究血压波动性的动物模型。这一阶段,ABR在心血管疾病中的重要性有所下降。第三阶段:20世纪90年代中期至今,对ABR功能异常的临床意义的重新认识。
      早在1988年,意大利学者La Rovere等[3]在78名男性心肌梗死患者第一次发作后四周测量了ABR的功能(baroreflex sensitivity, BRS)。经24个月的随访,有6名死亡。结果发现死亡者的BRS明显地低于幸存者。如果将病人按ABR功能高低来划分,则发现BRS高于3ms/mmHg的病人死亡率是3 %,而BRS低于3ms/mmHg的病人的死亡率是40%。动物实验中也获得类似的结果。同一实验室的Schwartz等[4]将192条狗的冠脉前降支结扎以引起前壁心肌梗死,于梗死后4~5周测量BRS。随后再短暂地阻断冠脉旋支,其中有106条狗产生室颤。它们的BRS明显地低于不产生室颤的狗,而且易发生室颤的狗,其BRS在前降支结扎前就比其他动物的低。时过十年,La Rovere等于1998年和2001年又报道了他们组织的一次更大规模的多中心研究,观察了1 284名病人,得到了类似的结果[5~6]。
       ABR功能与心力衰竭的预后也有密切关系。经两年随访观察,发现反射功能大于3ms/mmHg,其死亡率是27%,如果小于1.3ms/mmHg,其死亡率高达58%。这说明动脉压力感受性反射功能与心力衰竭的预后密切相关[2]。
      我们用计算机化清醒大鼠血压连续监测系统研究了自发性高血压大鼠(SHR)的ABR功能与器官损伤的关系。研究用50周龄的SHR,在连续记录24小时的血压并测定反射功能之后,处死动物,取心、肾、脑、主动脉等作大体检测和病理学检查,结果发现ABR功能与器官损伤的关系最为密切。这些结果于1999年发表在《美国生理学杂志》上[7]。
      如果我们直接破坏动脉压力感受性反射(如行SAD手术)将对机体产生什么样的影响呢?从1995年开始,我们实验室对SAD后产生的器官损伤进行一系列研究发现,SAD大鼠可以出现心肌肥厚、肾小球损伤、血管重构等一系列器官损伤的表现。随后又对SAD引起的器官损伤的机制进行研究发现,SAD后的器官损伤与下列因素有关:血压波动性升高、肾素-血管紧张素系统激活、心肌细胞凋亡增加以及炎症参与。这期间,我们在国外杂志上发表了有关SAD引起器官损伤的文章,非常详细地阐述了这一问题[8~11]。可见ABR功能低下在心血管疾病中非常重要。同行专家对我们的这些研究非常感兴趣,《高血压杂志》(Journal of Hypertension)还专门为我们的文章配发长达5页的评论文章(Editorial Commentary)[12]。
      鉴于ABR功能异常在心血管疾病中的重要性,我们申请立项支持该领域的研究。主要研究ABR功能异常的病理学意义、药理学干预和分子生物学机制。在病理学意义方面,将探索ABR功能异常与心律失常、脑卒中、动脉粥样硬化等心血管疾病病理过程及预后的关系;在药理学干预方面,将探索改善ABR功能的药理学措施,探讨改善ABR功能在防治心血管疾病中的重要性,从而明确提出把改善反射功能作为心血管疾病防治的新策略;研究与ABR功能有关的基因组,探索ABR功能异常的分子生物学基础,为心血管疾病的治疗提供一条新的思路。该项目成果将对该研究领域产生革命性的或者说冲击性的影响,并将为心血管疾病的防治作出重大的、实质性的贡献。
2 ABR项目的阶段性成果
     本项目研究期限4年,前2年(2004年和2005年)取得的主要结果如下。
2.1 ABR功能与心律失常的关系 在正常血压的SD大鼠,用SAD的方法破坏ABR功能。结果发现,ABR功能缺陷的大鼠对乌头碱的敏感性增加,室性心律失常容易发生。与它们相应的对照鼠比较,SHR和里昂株高血压大鼠(LH)更容易发生心律失常。心律失常的易发性与ABR功能低下有关。
2.2 ABR功能与脑卒中的关系 实验采用有脑卒中倾向的自发性高血压大鼠(SHR-SP)。该大鼠全部死于脑卒中,雄性大鼠活9个月,雌性大鼠活13个月。在5~6月龄时测ABR功能(压力感受性反射敏感性,BRS),然后观察大鼠的死亡时间。研究发现:以BRS 0.3 ms/mmHg为界将大鼠分成2组,2组的生存时间有非常大的差异。在BRS测定后120天,BRS在0.3 ms/mmHg以上的,大鼠的死亡率是20%,而BRS在0.3 ms/mmHg以下的,大鼠的死亡率为64%。进一步的分析发现BRS对脑卒中发生的预测作用超过血压水平的预测作用。
2.3 ABR功能与动脉粥样硬化关系的研究 研究发现,SD大鼠动脉粥样硬化的发生发展与BRS的高低成显著的负相关;SAD大鼠容易发生动脉粥样硬化,病变的程度比假手术大鼠显著地严重,与假手术大鼠比较,SAD大鼠在喂高脂后,血脂、载脂蛋白等均无改变,而ICAM1,VCAM1和CRP的表达明显增加,这些变化提示炎症反应是ABR功能缺陷导致动脉粥样硬化易发生的机制之一。
此外,还研究了ABR功能与休克的关系;ABR功能与应激性胃溃疡的关系;ABR功能低下导致血压波动性增高;ABR功能低下导致心血管疾病预后不良的机制;改善SHR-SP的BRS的药物,等。这些工作已经在国际性刊物上发表了10篇文章[13]。
3 自发性ABR功能缺陷大鼠的研究
     随着医学科学的发展,使得许多疾病或症候群有其相应的动物病理模型。例如,相对于高血压病,我们有自发性高血压大鼠(SHR)等;对于糖尿病,我们有相应的遗传性糖尿病大鼠,等等。而研究ABR功能低下,目前所能使用的是用外科手术的方法去窦弓神经(SAD),造成ABR功能损害。很明显,SAD无法成为研究ABR功能低下的理想的动物模型。而所谓理想的动物模型应该是一种类似于SHR的自发性ABR功能低下的动物(大鼠)模型。我们将这种大鼠模型命名为自发性ABR功能缺陷大鼠(arterial baroreflex-deficient rat, 简称ABR-DR)。如果ABR-DR培育成功,我们可用这种大鼠更好地研究上述ABR功能异常的病理学意义,药理学干预;并进一步研究决定ABR功能的基因组。ABR-DR的培育也是本项目的重要内容。
      那么,培育ABR-DR有没有可能性呢?有。首先,ABR功能缺陷大部分见于后天获得。例如,高血压时,ABR功能减退,不论是原发性的高血压还是继发性的高血压,也不论是病人,还是高血压大鼠,ABR功能都减退。这些情况说明ABR功能减退是继发的或伴发的。但是,也有人报道SHR在血压升高以前,就有ABR功能的减退。还有报道,高血压病人的下一代在血压升高以前,也有ABR功能的减退。这些都说明ABR功能又具有一定的遗传性。因此,ABR-DR的培育不是不可能的。只要ABR功能缺陷具有遗传性,在理论上就应该能够培育出ABR-DR。该项工作的难度在于ABR功能测定要在清醒自由活动大鼠上进行,该实验本身难度较大,测完后还要使大鼠成活并繁殖后代。而且,要在大批量的大鼠中筛选出ABR功能缺陷者,工作量很大。
      我们从2000年夏天开始,启动了ABR-DR的培育工作。我们从SHR和SD (Sprague-Dawley)大鼠的杂交子代开始筛选。因为SHR的ABR功能低下,大部分受高血压影响,还有部分来自于遗传因素。我们要将其中的遗传部分选出来。ABR-DR应该是血压正常而ABR功能减退的大鼠,并于2001年初,繁殖出了第一代ABR-DR。在本项目申请时繁殖工作进行到第六代。到第七代时符合率为40%,但后续的繁殖符合率不能进一步提高,主要原因是高血压的因素不易去除(大鼠血压偏高),种群太小无法扩大。鉴于这种情况,我们决定改换方向。2005年初,我们启动了一项新的工作:直接从正常血压的SD大鼠中筛选ABR-DR。根据以往的教训,我们采取以下几点措施,改进ABR-DR的培育工作:(1) 直接从正常血压的SD大鼠中筛选;(2) 保持一个较大的样本群;(3) 在较大样本的前提下,从第二代开始即采用近亲交配(以前的培育工作因为样本小,一直无法进行近亲交配); (4) 先繁殖,后筛选。以前是把筛选合格的大鼠养活,一个月后进行交配。现在大鼠出生后长到12周龄时,先不测BRS,而进行近亲交配。等到小动物出生后,再来检测它们父母亲的BRS,留下合格的,把不合格的小动物去除。这个方法的好处是:繁殖容易,容易使种群扩大。因为BRS测定是创伤性的,有些大鼠在测定后死亡,有些虽然没死,但不繁殖后代,故种群无法扩大,用新的方法可以避免上述问题。种群大使近亲交配成为可能。此外,先繁殖后筛选的另一个好处是缩短培育周期。原来的方法,一年只能培育2代,现在的方法可以培育3代。我们于2005年初购进100只SD大鼠,选用了其中的92只。在测定过程中,因大鼠死亡、导管堵塞等淘汰了21只大鼠。检测成功的71只大鼠为30只雄性,41只雌性。将其中BRS偏低的22只大鼠留作第一代ABR-DR,BRS较高的17只大鼠留作第一代ABR-NR(正常对照)。ABR-DR和ABR-NR第二代的符合率在20%左右,第三代大鼠已经出生。每个品种将保持在20对。多余的大鼠用于实验研究。

[参 考 文 献]
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[3] La Rovere M T, Specchia G, Mortara P J, et al. Baroreflex sensitivity, clinical correlates and cardiovascular mortality among patients with a first myocardial infarction: a prospective study. Circulation, 1988, 78: 816~824
[4] Schwartz P J, Vanoli E, Stramba-Badiale M, et al. Autonomic mechanisms and sudden death. New insights from analysis of baroreceptor reflexes in conscious dogs with and without a myocardial infarction. Circulation, 1988, 78(4): 969~979
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[11] Miao C Y, Su D F. The importance of blood pressure variability in rat aortic and ventricular hypertrophy produced by sinoaortic denervation. J Hypertens, 2002, 20: 1865~1872
[12] Parati G, Lantelme P. Blood pressure variability, target organ damage and cardiovascular events. J Hypertens, 2002, 20(9): 1725~1729
[13] Su D F, Miao C Y. Reduction of blood pressure variability: a new strategy for the treatment of hypertension. Trends Pharmacol Sci, 2005, 26: 388~390

 
 
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