高压氧对慢性疲劳综合征大鼠血管内皮功能的影响

孟祥恩 张 禹 杨 晨 张敦晓 栾翔凌 潘晓雯

第二军医大学海军临床医学院 海军总医院高压氧科，北京 100048

慢性疲劳综合征（chronic fatigue syndrome，CFS）是一组全身性综合征，主要为长期严重疲劳造成，以新发生的、持续性或反复发作的虚弱性疲劳为其基本特征，持续时间≥6个月，普通休息不能令其好转，而在体格检查和实验室检查方面未发现异常指标。患者一旦患有CFS，工作能力、效率及日常生活将受到严重影响，而在当今社会，“过劳死”这一严重的社会问题是随着疾病的发展所导致最严重后果[1]。据报道[2]在美国每年经济损失达到90 亿美元，这是患CFS降低生产力所致。目前社会特点为生活节奏快，社会竞争激烈，这就使得人们容易产生精神和身体的疲劳，长此以往，这种疲劳愈发严重，这就使得该病的患者逐渐增多，与此同时原来只有在高年龄才会发生的高血压、冠心病等慢性疾病愈发的年轻化，甚至有30岁出头就并发生高血压脑血管及心血管意外的病例，这给个人及整个家庭带来严重的损害，而庞大的医疗及护理费用将给社会和家庭造成严重的经济损失[3]。目前CFS的确切发病机制及病因还未明确，但随着慢性疲劳综合证大鼠动物模型被建立并被不断完善，通过对于模型不断的研究，笔者对该病的发病机制及相关组织器官的病理、生理变化，有了更加深入的认识，尤其在动物模型的基础上，不光进行发病机制的研究，更重要的是可以通过模型试验各种可能的治疗方法，将理论应用于实践，该病的治疗研究方面将得到积极发展。高压氧通常被认为是一种特殊环境下的物理治疗方式，其广泛被接受的治疗机制为增加全身血氧分压、氧含量和组织内氧气的储备量，从而达到维持缺血缺氧组织的新陈代谢，使全身内环境得到平衡。而随着高气压医学的不断发展，高压氧的其他治疗机制越来越多地被发现，其中有多项报道指出，高压氧治疗对于急性运动疲劳有确切的疗效[4-5]。在本实验中，笔者用SD大鼠通过力负重竭游泳的方法建立慢性疲劳综合征的动物模型，重点观察慢性疲劳综合征大鼠血管内皮功能的变化，即血浆内皮素-1（endothelin-1，ET-1）、一氧化氮（nitric oxide，NO）及血管性假血友病因子（von wille-brand Factor，vWF）三方面的影响，以及经过高压氧治疗以上3个指标的变化，从而更深入地研究CFS的发病机制，特别是对心血管造成的影响，以及高压氧在治疗该病方面的疗效。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 动物选择 雄性健康SD大鼠50只，清洁级，体重230～260 g，实验动物由北京维通利华动物饲养中心提供[许可证编号SCXK（京）200720001]。饲养动物的环境：实验室清洁饲养，温度21～26℃，湿度50%左右，噪声 <60 dB，工作照明：12 h明12 h暗。

1.1.2 仪器 大鼠实验泳缸（本实验室自制）；开阔箱（本实验室自制）；爬杆架；电子秤；单人纯氧舱。

1.2 方法

1.2.1 实验分组将50只SD大鼠每5只一笼，使其自由进食、饮水，适应性饲养3 d后，随机分为5 组，每组10只大鼠。各组处理如下，①空白对照组：无需任何处理，在适宜环境下常规饲养；②高压氧对照组：SD大鼠无需任何处理，仅在实验第15 天给予高压氧治疗5次；③CFS模型组：仅给予力竭游泳进行动物模型制造；④CFS高压氧组：给予力竭游泳进行动物模型制造，造模成功后给予高压氧治疗5次；⑤CFS休息组：给予力竭游泳进行动物模型制造，造模成功后给予单纯休息5d。

1.2.2 制备CFS模型将5只SD大鼠单笼饲养，让大鼠在基础进食 （每只SD大鼠于安静状态下的进食量大约为大鼠体重的5%）的条件下力竭游泳，连续游泳训练14 d。具体方法：将SD大鼠放在装满26℃左右水温的游泳缸（60 cm×40 cm×100 cm）中进行负重的游泳，以每只大鼠各自体重的5%为负重量标准，采用1日2次的游泳方法，2次游泳间隔10 min，直到游泳至完全力竭。然后从水中将大鼠捞出后，热风机将动物皮毛吹干。力竭的标准：SD大鼠肢体游泳动作特别失调、慌张，泳缸内游泳的范围逐渐缩小，基本不会大范围游动，仅在泳缸的一处勉强维持自己浮于水面；鼻尖部频繁在水面上下浮动，头部完全没入水面下10 s不能浮出为力竭的标准。

1.2.3 高压氧治疗 单人纯氧舱，洗舱时间30 min，压力2.0 ATA，加压时间5min，稳压60 min，减压时间5min，连续5d。

1.2.4 标本制备及检测 空白对照组和CFS模型组在模型制备成功后（即实验第14 天），立即用水合氯醛腹腔注射将两组大鼠全麻，打开胸腔直视下经心腔取血，放置后将部分血清送交南京建成生物工程研究所，采用放射免疫法分别检测ET-1、NO及vWF水平。CFS高压氧组、CFS休息组及高压氧对照组动物于CFS高压氧组、高压氧对照组高压氧治疗5次后（即实验第19 天）立即用水合氯醛腹腔注射将3 组大鼠全麻，打开胸腔直视下经心腔取血，放置后将部分血清送交南京建成生物工程研究所采用放射免疫法分别检测ET-1、NO及vWF水平。

1.3 统计学方法

采用统计软件SPSS 15.0 对实验数据进行分析，计量资料数据以均数±标准差（±s）表示，采用多个样本均数比较的方差分析，组间比较应用LSD-t及SNK-q法。以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

与空白对照组比较，CFS模型组血清vWF、ET-1 值明显上升，血清NO值明显降低，差异均有高度统计学意义（均P<0.01）；CFS高压氧组血清vWF、ET-1 明显升高， 血清NO明显降低，差异均有统计学意义（均P<0.05）。与高压氧对照组比较，CFS模型组及CFS高压氧组，上述指标也有同样的变化趋势（P<0.01 或P<0.05）。与CFS模型组比较，CFS高压氧组血清vWF、ET-1 显著降低，NO显著升高，差异均有统计学意义 （均P<0.05）；CFS休息组与以上指标无明显变化，差异均无统计学意义（均P>0.05）。与CFS高压氧组比较，CFS休息组血清ET-1、vWF明显上升，NO明显降低，差异均有统计学意义（均P<0.05）。以上结果指出高压氧治疗对慢性疲劳综合征大鼠有积极的治疗作用，进一步证明了单纯休息不能使该病得到缓解。见表1。

表1 不同组别之间ET-1、NO 及vWF比较（±s，n=10）

表1 不同组别之间ET-1、NO 及vWF比较（±s，n=10）

注：与空白对照组比较，*P<0.05，**P<0.01；与高压氧对照组比较，#P<0.05，##P<0.01；与 CFS 模型组比较，&P<0.05；与 CFS 高压氧组比较，△P ＜0.05

组别 血管性假血友病因子（ng/mL）一氧化氮（μmol/L）血浆内皮素-1（ng/mL）空白对照组高压氧对照组CFS模型组CFS高压氧组CFS休息组3.88±0.40 4.19±0.42 6.16±0.36**#5.02.±0.31*#&6.03±0.40**△25.59±3.12 26.74±1.50 16.13±1.93**##20.24±2.31*#&15.41±1.79**△54.96±4.92 55.83±3.63 68.32±3.57**#60.04±5.69*#&65.52±4.54**△

3 讨论

本研究显示，ET-1、vWF值在CFS模型组大鼠较正常对照组明显升高，相反，NO值明显下降，这是CFS大鼠血管内皮功能受损或血管内皮功能功能发生紊乱的间接体现，在国内外相关报道中此类变化多被提及[5]。从解剖上，血管内皮是覆盖在血管腔内表面的一类单层扁平细胞，在局部具有调节与营养细胞间联系的功能，另外，其特殊的内分泌功能越来越受到重视并被广泛关注，国内外相关研究提示，血管内皮细胞能分泌大量的血管活性物质，如纤维蛋白溶解酶原激活物抑制物（PAI）、vWF和ET-1 等；而血管内皮细胞不但是分泌细胞，它还存在许多受体，能与许多活性物质相结合，具有调节血管舒张状态、维持凝血和纤溶系统的平衡、抑制血小板聚集、抑制炎症细胞与血管内皮细胞间的黏附以及调控血管平滑肌生长等重要功能，同时，在调节血液循环、稳定内环境方面也起着重要作用。而血管内皮细胞发生损害或功能紊乱后，其释放的各种血管活性物质的量就会发生改变，从而使原本正常的比例失调，试验表明，这种血管活性物质释放的比例失调与心血管疾病发生、发展有密切联系[6]。

ET-1 主要是由血管内皮细胞产生并释放的一类较强的缩血管物质，是由21个氨基酸残基组成的血管活性多肽，存在3个同分异构体，均有较强缩血管作用[7]。ET-1 能与血管平滑肌纤维中Na+/Ca2+和Na+/H+交换受体相结合，通过离子交换使细胞内Ca2+的浓度升高，血管平滑肌纤维收缩，从而产生持续、强烈的缩血管作用[8]，是一种内源性损伤因子，可引起相关组织的缺血、缺氧。ET-1 受体主要分布于心血管系统，其浓度持续维持在高位可导致心肌细胞供血的血管持续收缩，从而发生心肌细胞的假性肥大，随着病理生理的逐渐发展将导致心室壁重塑即向心性心肌肥厚，严重时将导致心脏泵血功能明显下降，从而导致心功能衰竭的发生并危及患者生命[9]，特别是一旦发生心室重塑，将长期影响患者的生活质量。NO又称内皮源性舒张因子，能使可溶性鸟苷酸环化酶被激活，从而使细胞内环磷酸鸟苷（cGMP）水平升高，进而引起血管平滑肌松弛、血管扩张和外周阻力下降，作为一种舒血管物质，对内皮素具有生理拮抗作用[10]，它们释放的比例关系更影响到血管舒张状态的调节；另外，抗血小板凝集、抗血栓形成和抑制血小板与其他细胞之间的黏附等作用也是NO的主要作用。ET-1 和NO是两种血管内皮细胞释放的主要的血管活性物质，两者作用相反，前者为最强的缩血管因子，而后者是强效舒血管因子。通过调控NO和ET-1的释放比例，血管内皮细胞可以使血管和血流变达到平衡，大多数心脑血管疾病的发生被认为是这种平衡被打破从而造成功能紊乱的结果，如高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏等多种心血管疾病的发生、发展与ET-1 与NO比值失调与冠心病有着密切联系。

vWF是一种大分子糖蛋白，由血管内皮细胞和巨核细胞产生，是血小板糖蛋白在血管内皮上的配体，是血管内皮特有的因子，除一部分分泌到循环中和内皮下组织外，其余的储存在棒管状小体中。vWF的主要生理功能包括调节血小板黏附、促进血栓的形成、携带血浆因子、稳定其活性等。当正常生理情况下血管受到损伤时，棒管状小体将vWF释放入血[8]，从而促进血小板黏附，血栓形成，在修复血管的过程中发挥其积极作用，而过度vWF释放，将导致包括血小板黏附障碍等一系列不良反应，从而引起血管内皮损伤或功能紊乱。有实验提出，血浆vWF水平在高血压患者中显著升高，而通过治疗血压控制较好的患者，vWF水平又会降到正常，这说明解除血管收缩状态，血管内皮细胞功能失调将得到缓解。实验研究指出在血管内皮细胞功能受损时，vWF作为血管内皮分泌的活性物质，其数值的变化是十分敏感的指标[11]，有学者认为，vWF是血管内皮细胞功能紊乱的重要标志物[12]。

本研究提示相对于CFS模型组，CFS高压氧组的ET-1、vWF降低明显；NO明显升高，说明高压氧这种治疗方法对CFS大鼠受损或紊乱的血管内皮细胞功能的恢复有积极的治疗作用。高压氧治疗普遍的机制为大大提高了物理溶解在血中的氧分压，从而提高血液中血氧含量、氧储量及血氧弥散距离，使远端缺氧、受损区域快速得到改善；而近年研究表明，高压氧除了增加患者的血氧分压，还有调节植物神经功能、稳定内环境、调整人体内分泌平衡以及改善血流动力学等方面的作用。高春锦等[13]通过实验发现CO中毒大鼠血管内皮功能受到损伤，而高压氧治疗能改善其血管内皮功能，使升高的ET-1 及降低的NO逐渐恢复正常。高压氧还可通过降低血小板聚集、清除老化红细胞等作用降低血液黏滞度，从而改善血液流变学，进而达到改善动脉血液循环的作用；高压氧治疗还能通过降低细胞内的Ca2+，使细胞内的钙超载的情况得到纠正，部分对抗ET-1 引起钙超载导致的缩血管作用，以达到缓解血管平滑肌痉挛、收缩，使血管内皮细胞得到修复及从而改善其功能。同时，高压氧治疗可以通过缓解血管平滑肌的痉挛、收缩改善内皮细胞的缺氧状态，促进内皮细胞的有氧代谢，使长期受损的内皮细胞得到修复，达到逐渐恢复血管内皮细胞功能的目的[7]。

但相对于空白对照组，CFS高压氧组在以上3项指标上仍有一定差距，即ET-1、vWF仍较高，NO水平较低，考虑为以下3个因素导致：①对于受损或功能紊乱的内皮细胞高压氧治疗只能有部分积极作用，单纯高压氧治疗不能达到治愈的目的，可能还需联合应用其他治疗方式，才能完全治愈；②仅给予慢性疲劳综合征大鼠高压氧治疗5次，对于这一发病过程漫长的疾病来说，单次治疗时间及总疗程可能相对较短，还未能完全发挥高压氧治疗的积极作用；③本次试验高压氧治疗所采用的压力，为目前临床普遍的治疗压力，对于CFS是否合适，提高或降低一些压力能否使疗效更好，有待进一步研究。另外，空白对照组与高压氧对照组比较，差异无统计学意义（P>0.05），说明高压氧对于正常健康SD大鼠血管内皮功能无影响，这从血清ET-1、vWF及NO水平可间接体现，这也从侧面反映高压氧治疗的安全性。

综上所述，心、脑血管疾病发生、发展均与血管内皮功能障碍有密切的联系，其病理生理过程越来越被人们所认识。目前，血管内皮功能障碍被认为是是导致心肌梗死及脑血管意外发生的主要原因，长期过度的工作疲劳、生活的压力过大、不科学的生活方式和不正确的饮食习惯，很可能导致慢性疲劳综合征的发生，它已成为导致血管内皮损害的凶手之一，常此以往必将促成心脑血管意外的发生。然而，CFS如何诱发血管内皮功能紊乱，其发生的具体机制仍未能被发现，还需要进一步临床及实验研究来揭示这一机制，这将是十分漫长的过程。然而，更重要的是，在寻找慢性疲劳综合征导致血管内皮功能障碍发生机制的同时，能够找到减少、延缓或治疗血管内皮功能障碍进展的方法有着更加现实的临床意义。高压氧治疗对CFS大鼠血管内皮功能障碍有明显的恢复作用，且对于正常大鼠无明显副作用，为进一步安全地应用于临床提供了宝贵的实验依据。

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