应用植入式遥测技术观察自发性高血压大鼠血压的昼夜波动

寿旗扬，潘永明，陆晔枫，张利棕，奚赛飞，陈民利

(浙江中医药大学动物实验研究中心，杭州 310053)

心血管疾病是严重危害健康的常见病、多发病，而高血压是冠心病、心肌梗死、脑卒中的主要危险因素之一［1］。高血压的发病机制及如何进行有效的治疗已成为当前研究的热点。高血压动物模型是高血压疾病和治疗药物研究的重要手段。其中检测高血压大鼠的血压是高血压药物新药的有效性和安全性评价研究中的重要环节。自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat，SHR)是目前国际公认最接近于人类原发性高血压的动物模型，普遍用于高血压发病机制及其治疗药物的药效学评价研究。

SHR 大鼠是由日本学者Okamoto 和Aoki 培育，主要特征是高血压，出生后第5 周龄开始血压升高，10 周龄雄鼠收缩压达180 mmHg，雌鼠170 mmHg，5～6月龄达高峰［2-3］。在传统的血压测量方法，会引起各种应激，引起血压、心率和体温等生理参数的变化，甚至生化参数的改变，致使实验结果的离散度大和重复性差，影响研究结果公认性。因此本实验应用植入式遥测技术对SHR 大鼠在清醒无束缚状态下进行血压昼夜节律波动的研究，为临床前抗高血压药物筛选和评价提供可靠的高血压大鼠血压昼夜变化基础数据。

1 材料和方法

1.1 实验动物

SPF 级SHR 大鼠，雄性，3月龄，8 只，来源于北京维通利华实验动物技术有限公司［SCXK(京)2012-0001］。无菌手术在浙江中医药大学动物实验研究中心SPF 级屏障实验室中进行［SYXK(浙)2008-0115］。以上实验动物使用按3R 原则给予人道的关怀。术后每只大鼠称重、标记编号并单笼饲养以防相互干扰遥测信号。

1.2 仪器及试剂

DEM 小动物生理信号遥测系统(美国DSI);TL11M2-C50-PXT 遥测植入子(美国DSI);生理遥测系统-心电分析软件(法国EMKA);AWS 台式呼吸麻醉机(美国Hallowell);动物恒温水泵(美国Hallowell);纤维蛋白膜(美国DSI 公司);异氟烷(山东鲁南贝特制药);生物胶(美国3M);其他物品:戊二醛、碘伏消毒液、显微镊、导管镊和常规手术器械等。

1.3 C50-PXT 植入子植入手术

取8 只3月龄雄性SPF 级SHR 大鼠，适应7d，禁食12 h 后，进行C50-PXT 植入子植入手术。手术器械和物品灭菌消毒。大鼠用异氟烷进行诱导麻醉，仰卧固定于37℃恒温台上，剃毛、常规消毒。沿腹中线作4 ～6 cm 的切口，用牵引器拉开切口，用生理盐水润湿的医用纱棉将腹腔内的肠道推至四周，用干洁的消毒棉签分离腹主动脉的周围脂肪和连接组织。从腹主动脉上清除残留的组织。从无菌生理盐水中取出植入体。从腹主动脉下方穿过2 号缝合线，用缝合线打结后稍微拉起动脉以暂时阻断动脉血流。用21号针已弯折的尖端部分穿破主动脉。将导管轻轻插入血管1 ～2 cm。用生物胶和纤维蛋白膜粘合血管，15 ～20 s 后轻轻松开阻断主动脉血液的缝合线。用棉签从腹腔外轻轻向内推压腹部，使肠道恢复原位，将植入体植入已打开的腹腔内，并使植入体上的缝线固定脊朝上放置(图1 所示)。用3 号手术线不连续性地缝合伤口。手术后3 d 内，每天腿部肌注青霉素防止感染。手术7 d 后进行实验。

1.4 血压数据采集和分析

信号将通过以无线的方式传送给信号接收装置，用DSI 遥测系统进行3月龄SHR 大鼠24 h 连续清醒无束缚血压监测，并用EMKA “ECG-Auto”V2.6.0.10 分析软件对动态血压均值、24 h 血压趋势等指标进行分析。

图1 C50-PXT 腹腔内放置位点Fig.1 The intraperitoneal site of the C50-PXT implant placement

1.5 观察指标

大鼠动态心率均值:24 h、白昼阶段(6∶00 ～18∶00)、夜间阶段(18∶00 ～次日6∶00)的心率及24 h心率趋势图;动态血压均值:24 h、白昼阶段、夜间阶段的收缩压(SBP)、舒张压(DBP)平均压(MBP)均值;24 h 血压趋势图:24 h 收缩压(SBP)或舒张压(DBP)均值的曲线图;白昼期间血压下降率(diurnal blood pressure reduction rate，DBPR):(夜间血压最高值－白昼夜间血压最低值)/夜间血压最高值，为判断昼夜节律状况的定量指标。

1.6 数据统计学处理

2 结果

2.1 SHR 大鼠24 h、白昼阶段、夜间阶段心率的比较及24 h 心率趋势变化

由表1 和图2 可知，SHR 大鼠24 h 平均心率为337.27 次/分，夜间阶段的平均心率明显高于白昼阶段(P ＜0.01)。夜间阶段心率平均值为346.05 次/分，在20∶00 ～21∶00 和1∶30 ～2∶00 时出现两个高峰期(心率峰值分别为375.00 次/分和373.26 次/分);白昼最低平均心率是328.85 次/分，在11∶00 左右出现一个谷底期(心率谷底为310.91 次/分)。

表1 SHR 大鼠24 h、白昼阶段、夜间阶段心率和血压比较(±s，n=8)Tab.1 Comparison of 24 h，day and night heart rate and blood pressure in the SHR rats

表1 SHR 大鼠24 h、白昼阶段、夜间阶段心率和血压比较(±s，n=8)Tab.1 Comparison of 24 h，day and night heart rate and blood pressure in the SHR rats

注:白昼阶段与夜间阶段比较，* P ＜0.05，＊＊P ＜0.01.Note:The day stage compared with night stage，* P ＜0.05，＊＊P ＜0.01.

参数Parameter单位Units全天Whole day白昼阶段Day 6:00 －18:00夜间阶段Night 18:00 －6:00白昼期间血压下降率(DBPR)/%心率Heart rate 次/分钟time/min 337.27 ±17.55 328.85 ±11.13 346.05 ±18.77＊＊－收缩压SBP mmHg 164.34 ±3.52 162.73 ±2.93 166.02 ±3.32＊＊ 10.92舒张压DBP mmHg 121.34 ±3.52 119.64 ±2.90 123.04 ±3.29＊＊ 12.70平均压MBP mmHg 142.34 ±3.52 140.64 ±2.90 144.04 ±3.29＊＊11.36

图2 SHR 大鼠24 h 心率趋势变化Fig.2 Trend changes of 24 h heart rate in the SHR rats

2.2 SHR 大鼠24 h、白昼阶段、夜间阶段收缩压(SBP)的比较及趋势变化

由表1 和图3 可知，SHR 大鼠24 h 平均收缩压为164.34 mmHg;白昼阶段平均收缩压明显低于夜间阶段(P ＜0.01)，夜间阶段平均收缩压为166.02 mmHg，在20∶30 ～21∶30 和1∶30 ～2∶30 出现两个收缩压高峰期(收缩压峰值分别为172.13 mmHg 和171.38 mmHg);白昼平均收缩压是162.73 mmHg，在14∶00 ～14∶30 出现一个收缩压谷底期(收缩压谷底为155.73 mmHg)。白昼期间收缩压下降率为10.92%。

2.3 SHR 大鼠24 h、白昼阶段、夜间阶段舒张压的比较及趋势变化

由表1 和图4 可知，SHR 大鼠24 h 平均舒张压为121.34 mmHg;白昼阶段平均舒张压明显低于夜间阶段(P ＜0.01)，夜间阶段平均舒张压为123.04 mmHg，在20∶30 ～21∶30 和1∶30 ～2∶30 出现两个舒张压高峰期(舒张压峰值分别为129.14 mmHg 和128.38 mmHg);白昼平均舒张压是119.64 mmHg，在14∶00 ～14∶30 出现一个舒张压谷底期(舒张压谷底为112.73 mmHg)。白昼期间舒张压下降率(DBPR)为12.70%。

图3 SHR 大鼠24 h 收缩压趋势变化Fig.3 Trend changes of 24 h systolic blood pressure in the SHR rats

图4 SHR 大鼠24 h 舒张压趋势变化Fig.4 Trend changes of 24 h diastolic blood pressure in the SHR rats

2.4 SHR 大鼠24 h、白昼阶段、夜间阶段平均压的比较及趋势变化

由表1 和图5 可知，SHR 大鼠24 h 平均压为142.34 mmHg;白昼阶段平均压明显低于夜间阶段(P ＜0.01)，夜间阶段平均压为144.04 mmHg，在20∶30 ～21∶30 和1∶30 ～2∶30 出现两个平均压高峰期(平均压峰值分别为150.14 mmHg 和149.38 mmHg);白昼平均压是140.64 mmHg，在14∶00 ～14∶30 出现一个平均压谷底期(平均压谷底为133.73 mmHg)。白昼期间平均下降率(DBPR)为11.36%。

图5 SHR 大鼠24 h 平均压趋势变化Fig.5 Trend changes of 24 h mean blood pressure in the SHR rats

3 讨论

测量动脉血压是对高血压病诊断及评价其严重程度的主要手段，在抗高血压药物筛选和评价中，大鼠的血压测定是一个关键性问题。常用测量方法有直接测压法与间接测压法;直接测压法需要动脉插管，以PE10导管经股动脉插至腹主动脉测压为例，存在的缺点是导管顺应性和导管过长导致动态响应较差，会使血压数据误差，导管皮下隧道和马甲限制了动物活动范围，而且导管会牵拉自身皮肤和肌肉导致疼痛。间接测压法较常用的是清醒无创尾动脉测压，可避免手术损伤，能够在研究过程中对动物生理参数进行周期采样，但存在的缺点是无法实时测定血压，对于血压的急剧变化不能及时检测，且大鼠受加温、束缚、尾部加压等操作刺激的影响，处于一定的紧张应激状态，因此所测血压值往往高于自由活动状态下的血压值［4-5］。

与传统测定血压方法对比，植入式遥测技术为在体监测多项生理参数提供了一种新方法，能避免麻醉、应激对实验动物的影响，可在自由活动、清醒、有意识等情况下进行长时间持续记录血压。因此该系统所采集的数据能更好地模拟药物在人体应用的情况，避免许多药物假阳性、假阴性情况的发生;实验动物可以做自身对照和实验结果准确性可靠性提高，可降低试验所需的动物数量［6-9］。而且避免了动物福利受损问题，达到“减少、代替、优化”的“3R”原则。国际人用药物注册技术要求协调会(ICH)原则已将遥测血压测定技术列入安全性药理试验中，我国SFDA 指导原则也推荐使用该技术，用清醒动物的遥测技术代替麻醉动物进行药物安全性评价，尤其是安全性药理学的评价［10］。

SHR 大鼠血压升高或脑卒中发生过程中，其生理行为可能随之变化。在高血压大鼠生长的早期，其血管阻力持续增加，血压升高，心肌肥大，机体的肾素-血管紧张素系统激活，这一过程持续进展到其生存的晚期，并发展为更严重的心肌肥大和充血性心功能衰竭。随着高血压的持续发展，高血压大鼠出现了与人类高血压患者相似的并发症为脑和心肌损害，以及肾硬化，因此被广泛应用于人类高血压的研究及抗高血压药物筛选和评价［11］。因此用遥测技术来研究SHR 大鼠血压的变化规律，能保证数据的正确性和结果的可靠性。

本试验利用遥测技术获得3月龄的SHR 大鼠血压和心率变化规律。在实验过程中未发现SHR大鼠异常情况，说明植入子植入腹主动脉后，对大鼠心血管及其整体供血的无影响。实验结果表明，SHR 大鼠心率低谷出现在11∶00 左右，20∶00 ～21∶00 和1∶30 ～2∶00 时出现两个高峰，而白昼阶段的平均心率明显小于夜间阶段。MBP、DBP 和SBP 的低谷出现在14∶00 ～14∶30，高峰期出现在20∶30 ～21∶30 和1∶30 ～2∶30 两个时间段。SHR 大鼠血压的变化与心率变化趋势基本相同，白昼均低于夜间，且在白昼出现1 个24 h 血压最低点，夜间出现2 个最高点，所不同的是血压达到最低和最高的时间点与心率存在差异，血压最低值出现在白昼14∶00 ～14∶30，而心率的最低点出现白昼的11∶00 左右，说明心率下降要早于血压的降低。此外，从白昼期间血压下降率来看，SHR 大鼠收缩压、舒张压和平均压的DBPR 分别为10.92%，12.70%和11.36%，以舒张压的降低幅度最大。值得注意的是SHR 大鼠血压最高数值大致出现在21∶00 和2∶00 时，而最低血压值是在14∶00 左右，这3 个时间点的获得为实验观察和给药时间的确定提供了实验依据。

利用遥测技术观察到SHR 大鼠心率和血压昼夜呈白昼低夜间高的规律波动，心率和血压平均值均为夜间阶段大于白昼阶段，心率和血压的最低值出现在白昼，而最高值则出现在夜间，与大鼠昼伏夜动的特性相吻合。遥测技术可对清醒自由状态下SHR 大鼠血压进行连续监测，能真实反映大鼠血压变化规律，为自发性高血压大鼠在高血压发病机理和抗高血压药物筛选评价研究中提供一定背景数据，因此该技术值得进一步推广和运用。

［1］刘力生.中国高血压防治指南(2009年基层版)［M］.北京:人民卫生出版社出版，2010:1 －20.

［2］Okamoto K，Aoki K.Development of a strain of spontaneously hypertensive rats［J］.Jpn Circ J，1963，27:282 －93.

［3］Lobanova NN，Medvedev NI，Popov VI，et al.Bilateral occlusion of carotid artery in awake hypertensive rats (SHR-SP)as a model of global cerebral ischemia ［J］.Bull Exp Biol Med，2008，146(6):691 －94.

［4］戴生明，苏定玛.自发性高血压大鼠压力反射敏感性与血压变异性的关系［J］.中国心血管病杂志，1998，26(5):346－349.

［5］Kurtz TW，Griffin KA，Bidani AK，et al.Recommendations for blood pressure measurement in human and experimental animals.Part 2:blood pressure measurement in experimental animals［J］.Hypertension，2005，45(2):299 －310.

［6］葛蓓蕾，金树兴，邢金山.影响实验动物福利的因素及改善措施［J］.实验动物科学，2008，25(4):73 －75.

［7］彭双清，郝卫东，五一军.毒理学替代法［M］.北京:军事医学科学出版社，2009.191 －92.

［8］van den Buuse M，Wegener N.Involvement of serotonin 1A receptors in cardiovascular responses to stress:a radio-telemetry study in four rat strains［J］.Eur J Pharmacol，2005，507:187－198.

［9］Van Vliet BN，Chafe LL，Antic V，et al.Direct and indirect methods used to study arterial blood pressure ［J］.Pharmacol Toxicol Methods，2000，44:361 －373.

［10］宁钢民，俞方敏，白岩.基于遥测技术的大鼠24 小时心率变异性分析［J］.生物医学工程学杂志，2006，23(2):235－38.

［11］范平，司军强，刘政江.自发性高血压大鼠模型的应用研究进展［J］.农垦医学，2004，26 (6):444 －447.