破坏前庭器官对压力感受性反射敏感性的影响

兰 艳，姜 宪，2，杨彦召，李丽威，金 婧，金元哲＊

（1．延边大学医学院 生理学与病理生理学教研部，长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室，吉林 延吉133000；2．延边大学附属医院 耳鼻咽喉科，吉林 延吉133000；3．首尔国立大学校 医科大学 病理学教研室，韩国 首尔110－799）

前庭系统由前庭感受器、前庭神经、前庭核群和相应的投射通路所组成。在体内主要参与前庭－眼球反射、前庭－脊髓反射和前庭－内脏放射［1］。在前庭－内脏反射中，前庭系统对心血管活动的影响已成为近年来研究的热点内容［2，3］。美国科学家 Doba和Reis首次报道［4］，前庭系统参与直立性低血压的调节。在人和动物实验中发现，给予前庭系统电刺激或其它形式的刺激均能引起交感神经系统活性的增强［5］。许多研究已经证实，不依赖于压力反射的前庭交感神经反射通路存在于不同的物种中［6］。

众所周知，压力感受性反射是动物调节血压的重要的神经反馈机制。Yates等［7］认为，来自外周前庭器官的信号经前庭神经核（vestibular nucleus，VN）后可能通过心血管调控的经典途径－压力感受性反射来影响血压。但是其详细的中枢途径尚不清楚。压力反射敏感性（baroreflex sensitivity，BRS）是血压变化导致反射性心率变化敏感程度的一种指标，能较好地反映血压变化所引起的心血管自主神经的功能状态。

本实验室的前期研究发现，硝普钠（Sodium nitroprusside，SNP）诱发的急性低血压导致VN区谷氨酸含量和c－Fos表达增加，而这些作用被破坏外周前庭器官所消除［8，9］。这些结果提示，SNP诱发的急性低血压通过外周前庭感受器官影响VN区神经元的活动。但是前庭神经系统是否参与继发性血压调节，前庭系统和压力感受性反射之间的相关性等尚不清楚。

本实验观察了破坏双侧外周前庭器官和减压反射对压力感受性反射敏感性的影响，借以探讨前庭器官与压力感受性反射的关系。

1 材料与方法

1．1 实验动物及分组 实验选用清洁级雄性大鼠40只，体重220－250g，由吉林大学白求恩医学部实验动 物 科 提 供 ［许 可 证 号 码：SCXK（吉）－2011－0004］。将大鼠随机分为正常组（Normal group）（n＝8）、假手术组（Sham group）（n＝16）和手术组（n＝16）。手术组和假手术组又进一步分为BL组和SAD组。

1．2 双侧迷路破坏 大鼠10%水合氯醛（300mg／kg）腹腔注射麻醉，取侧俯卧位，将对氨基苯胂酸盐（Sigma公司产品，用0．3mol／L 碳酸钠溶液配成100mg／m1）溶液0．3ml从双侧外耳穿透鼓膜注入中耳，放入脱脂棉球填塞，动物仰卧位头部放低，使药物持续缓慢吸收。模型制备48小时后用于实验，假手术组注射等量生理盐水。

1．3 压力感受器去除 大鼠10%水合氯醛（300 mg／kg）腹腔注射麻醉，取仰卧位，做颈部正中切口，小心剥离颈部的血管和肌肉，分离双侧主动脉神经并予以切断。精心剥离和暴露颈动脉窦区后，用10%的苯酚溶液涂擦局部，以清除该区的窦神经，缝合切口。模型制备24小时后用于实验，假手术组在同样条件下施行手术，只暴露神经但不分离与切断。

1．4 压力感受性反射的诱发及敏感性的测定 大鼠用10%水合氯醛（300mg／kg）腹腔注射麻醉，经股静脉插入灌有生理盐水的聚乙烯管，用于静脉给药；股动脉内插入灌有肝素钠溶液（50U／ml）的导管连接于压力换能器，并连接到RM6240生物机能实验系统，记录动脉血压和心率。3min内通过股静脉灌流 PE（15μg／kg／min）和 SNP （15μg／kg／min）来诱发压力感受性反射。实验中随机给予PE和SNP静脉灌注，在3min内分别使血压增高和降低30－40mmHg。两次给药间隔至少30min，使动物血压回到给药前水平并稳定一段时间后再进行下一次实验。参照Smyth方法［10］，以压力感受性反射前后的心率与平均动脉压变化值之比（△HR／△MAP，单位bpm／mmHg）作为衡量此反射敏感性的指标。

1．5 统计学处理 数据用mean±SEM表示，用SPSS 11．5统计软件，统计学处理采用单因素方差分析，以P＜0．05定为有显著性差异。

2 结果

2．1 BL和SAD后大鼠行为学表现

大鼠双侧迷路破坏后，主要表现为行为慌张、站立不稳等体征。压力感受器去除大鼠活动减少，摄食、摄水减少，而且死亡率较高，可达50%左右。

2．2 脉灌流PE和SNP对血压和心率的影响

正常大鼠诱发压力感受性发射前的平均动脉压（mean arterial pressure，MAP）为 97．69±6．10 mmHg，心率为409．22±5．69次／min。静脉注射PE后MAP迅速上升。在给药的第1、2和3min内比基础值分别上升33．12±3．16mmHg、26．27±2．88mmHg和22．47±2．87mmHg，具有显著性差异（P＜0．05，图1A）；而心率则分别下降43．64±8．39次／min、67．31±7．16次／min、46．00±9．19次／min（P＜0．05，图1A）。但是在静脉灌注SNP时，MAP明显降低，在给药的3分钟内分别比对照值下降38．18±10．80mmHg、38．34±5．44mmHg和26．96±4．52mmHg；HR则分别上升为41．22±7．84次／min，53．83±6．96次／min和44．72±5．16次／min，与给药前相比均有明显的统计学意义（P＜0．05，图1A，图1B）。不过在给静脉灌注生理盐水时，对MAP和HR无明显影响（P＞0．05，图1A，图1B）。

图1 静脉灌流PE和SNP对△MAP（A）和 △HR（B）的影响

2．3 BL对压力感受性反射敏感性的影响

双侧迷路破坏48h后，股静脉注射PE和SNP对压力感受性反射敏感性的影响如图2所示。给予PE时，正常组BRS为－2．77± 0．76bpm／mmHg，BL组BRS为－2．75±0．54bpm／mmHg，假手术组为－2．71±0．53bpm／mmHg。BL组和假手术组与正常组比较均无明显的统计学意义（P＞0．05，图2A）。表明BL并不影响PE所诱发的血压升高时的压力感受性反射。但是静脉灌注SNP后，BL组BRS（－0．57±0．04）与正常组（－1．23±0．14）相比明显降低（P＜0．05；图2B），假手术组（－1．14±0．12）正常组比较无明显变化（P＞0．05，图2B）。这一结果提示，BL可能参与SNP诱发的急性低血压时的压力感受性反射的调节。

图2 BL对压力感受性反射敏感性的影响

2．4 SAD对压力感受性反射敏感性的影响

压力感受性反射去除后，静脉注射PE使血压急剧增高时，心率也随之增高，故BRS变为正值（2．48±0．59），与正常组（－2．77±0．76）比较有明显统计学意义（P＜0．05；图3A）。但是假手术组与正常组比较无明显差别（P＞0．05，图3A）。静脉给予SNP诱发急性低血压时，SAD组大鼠心率并没有随着血压的降低而降低，但是心率增高的幅度变小，故BRS明显小于正常组（－0．18±0．03vs－1．23±0．14，P＜0．05；图3B）。同样，假手术组与正常组比较无明显差别（P＞0．05，图3B）。这些结果提示，SAD后大鼠不能调节由PE所诱发的血压升高，而对SNP所诱发的血压下降调节能力减弱。

图3 SAD对压力感受性反射敏感性的影响

3 讨论

本实验通过破坏双侧迷路，阻断外周前庭器官的传入和切断窦弓神经，破坏压力感受性反射的传入神经，观察了静脉灌流PE和SNP引起血压增高和血压降低诱发压力感受性反射时，对压力感受性反射敏感性的影响。实验结果表明，（1）BL不影响PE所诱发的压力感受性反射敏感性，但是使SNP所诱发的压力感受性反射敏感性降低；（2）SAD后大鼠失去调节PE所诱发的血压增高的能力，而减弱对SNP所诱发的血压降低的调节能力。

大量研究表明［11，12］，前庭系统参与空间体位改变过程中血压的调节。Doba等首次明确提出前庭系统在姿势改变过程中心血管活动的调节中起重要作用［4］。例如，当人体由平卧位转向直立体位时，受重力影响血液流向身体下部，使得机体回心血量和心输出量减少。而此时血压的稳定除主要靠压力感受性反射这一人体内重要的负反馈调节机制外，这种姿势变化所引起的血压变化也可刺激前庭器官来参与血压的调节。动物实验表明，压力感受器去除后，刺激前庭所引起的交感神经活动的变化会引起血压和特殊血管床血流量的改变［13］。在本实验中，BL使SNP所诱发的压力感受性反射敏感性降低，但不影响PE所诱发的压力感受性反射敏感性。SAD对PE所诱发的压力感受性反射失去调节能力，但是并不能完全消除由SNP所诱发的压力反射的调节。这些结果表明，外周前庭器官参与血压的调节，尤其是急性低血压时的调节。Ray［14］指出，前庭－交感反射通路独立存在于压力感受性反射之外。然而，具体的反射通路还不清楚。

压力感受性反射是机体维持血压稳定的最重要的调节机制。其基本过程是，当血压发生波动时，颈动脉窦和主动脉弓压力感受器的传入神经经孤束核（solitary tract nucleus，STN）后，到达 RVLM 区抑制交感神经的紧张性活动。同时又通过迷走神经背核和疑核，提高心迷走神经的紧张性活动。我室前期研究已表明，破坏外周前庭器官可以使灌流SNP时，VN 区 谷 氨 酸 含 量 和 c－Fos表 达 减 少［8，9］。 因此，我们推论，外周前庭可能通过前庭神经核与压力感受性反射共同参与血压的调节。然而，前庭系统对血压的调节所通过的前庭－交感反射通路与压力感受性反射通路之间有何具体联系，有待进一步研究。

［1］Yates BJ，Siniaia MS，Miller AD．Descending pathways necessary for vestibular influences on sympathetic and inspiratory outflow［J］．Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，1995，268：1381．

［2］Chikara Abe，Toru Kawada，Masaru Sugimachi，et al．Interaction between vestibulo－cardiovascular reflex and arterial baroreflex during postural change in rats［J］．J Appl Physiol，2011，111：1614．

［3］Kerman IA，Yates BJ，McAllen RM．Anatomic patterning in the expression of vestibulosympathetic reflexes［J］．Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2000，279：109．

［4］Doba N，Reis DJ．Role of the cerebellum and the vestibular apparatus in regulation of orthostatic reflexes in the cat［J］．Circ Res，1974，40：9．

［5］Yates BJ，Holmes MJ，Jian BJ．Plastic changes in processing of graviceptive signals during spaceflight potentially contribute to postflight orthostatic intolerance［J］．J Vestib Res，2003，13：395．

［6］Radtke A，Popov K，Bronstein AM，et al．Evidence for a vestibulo－cardiac reflex in man［J］．Lancet，2000，356，736．

［7］Yates BJ，Miller AD，Lucot JB．Physiological evidence that the vestibular systemparticipates in autonomic and respiratory control［J］．J Vestib Res，1998，8：17．

［8］Xiang－Lan Li，Ying An，Qing－Hua Jin，et al．Changes of some amino acid concentrations in the medial vestibular nucleus of conscious rats following acute hypotension［J］．Neuroscience Letters，2010，477：11．

［9］Xiang－Lan Li，Bin Nian，Yan Jin，et al．Mechanism of glutamate receptor for excitation of media vestibular nucleus induced by acute hypotension［J］．Brain Research，2012，1443：27．

［10］Smyth HS，Sleight P，Pickering GW．Reflex regulation of arterial pressure during sleep in man．A quantitative method of assessing baroreflex sensitivity［J］．Circ Res，1969，24（1）：109．

［11］VJ DeSteflno，DA Reighard，Y Sugiyama，et al．Responses of neurons in the rostral ventrolateral medulla to whole body rotations：comparisons in decerebrate and conscious cats［J］．J Appl Physiol，2011，110：1699．

［12］RL Mori，LA Cotter，HE Arendt，et al．Effects of bilateral vestibular nucleus lesions on cardiovascular regulation in conscious cats［J］．J Appl Physiol，2005，98：526．

［13］Tanaka K，Abe C，Awazu C，et al．Vestibular system plays signiflcant role in arterial pressure control during head－up tilt in youn subjects［J］．Auton Neurosci，2009，148：90．

［14］Ray CA．Interaction between vestibulosympathetic and skeletal muscle reflexes on sympathetic activity in humans［J］．J Appl Physiol，2001，90，242．