应用遥测技术对SHR大鼠血压、心率变异性月龄动态变化和性别差异的研究

研究报告

应用遥测技术对SHR大鼠血压、心率变异性月龄动态变化和性别差异的研究

张利棕1，潘水珍2，周卫民1，潘永明1，徐孝平1，寿旗扬1，陈民利1

(1.浙江中医药大学动物实验研究中心，杭州310053；2.浙江省医学科学院安全性评价研究中心，杭州310053)

【摘要】目的应用植入式遥测技术观察不同周龄和性别自发性高血压大鼠的清醒无束缚状态下血压和心率变异性的变化。方法取16只雌雄各半SPF级3月龄SHR大鼠，进行TL11M2-C50-PXT植入手术后恢复7 d开始实验， 在SHR大鼠3、5、7月龄时分别进行24 h连续清醒无束缚的血压和心电监测，计算24 h的收缩压、平均压、舒张压、血压变异性和心率变异性各项指标。结果SHR大鼠随着月龄增加而24 h收缩压、平均压、舒张压和血压变异性升高，雌性SHR大鼠血压变异性明显低于雄性。3、5、7月龄雄性SHR大鼠心率变异性相关指标之间比较无明显变化，但雌性SHR大鼠随着月龄增加而RR间期、SDNN、TP、VLF和HF明显升高，且雌性SHR大鼠TP、VLF和HF等心率变异性指标均低于雄性。结论随着SHR大鼠周龄增加而血压、血压变异性升高，且雌性SHR大鼠血压变异性和心率变异性明显低于雄性。

【关键词】遥测技术；自发性高血压大鼠；血压变异性；心率变异性

[基金项目]国家自然科学

[作者简介]张利棕(1981-)，男，助理研究员，研究方向：动物实验和比较医学，E-mail: 27595352@qq.com。

[通讯作者]寿旗扬(1979-)，男，副研究员，研究方向：比较医学，E-mail: sqy133@126.com。

【中图分类号】R332【文献标识码】 A

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.001.003

Study on dynamic changes and gender difference of heart rate

variability and blood pressure variability via implantable telemetry

technology in spontaneously hypertensive rats

ZHANG Li-zong1，PAN Shui-zhen2，ZHOU Wei-min1，PAN Yong-ming1，XU Xiao-ping1，SHOU Qi-yang1，CHEN Min-li1

(1.Zhejiang Chinese Medical University Laboratory Animal Research Center, Hangzhou 310053,China;

2.Drug Safety Evaluation Center, Zhejiang Academy of Medical Sciences, Hangzhou 310053,China)

Abstract【】ObjectiveTo observation dynamic changes and gender difference of heart rate variability and blood pressure variability in unbonded spontaneously hypertensive rats using Telemetry technology. Method Taking sixteen spontaneously hypertensive rats of 3-month-old in SPF grade, there were implanted TL11M2-C50-PXT device intraperitoneally. Seven days later, respectively monitoring chainless blood pressure and electrocardiogram for 24 h continuously time using telemetry system when 3, 5, 7 months of age in spontaneously hypertensive rats. Analysing 24 h systolic pressure, mean blood pressure, diastolic blood pressure, heart rate variability and blood pressure variability. ResultSystolic pressure, diastolic pressure and mean pressure, blood pressure variability increased with age of the moon increased in spontaneously hypertensive rats, moreover female SHR rats of blood pressure variability was significantly lower than that of the male rats. Correlated indexes of heart rate variability had no obvious change Between three to seven month-old in male spontaneously hypertensive rats. But RR interval, SDNN, TP, VLF and HF increased significantly with age of the moon increased in female spontaneously hypertensive rats, moreover the female SHR rats of TP, VLF and HF index of heart rate variability were lower than the male rats. Conclusion With the SHR rats age and blood pressure, blood pressure variability increased, and the female SHR rat variability in blood pressure and heart rate was significantly lower than that of the male.

【Key words】Telemetry；Spontaneously hypertensive rat；Heart rate variability；Blood pressure variability

高血压病是严重危害人类健康的一种常见疾病，而植物神经功能紊乱在高血压病的发病机制及病情判断中具有重要意义。而心率变异性((heart rate variability，HRV)是一项定量评价自主神经系统功能的新方法，HRV分析研究的是心率快慢变化差异及变化规律，具体表现为逐次心动周期之间的时间变异数，从而反映出植物神经系统对心血管活动的影响。现已证实刺激迷走神经时，HRV 随之增高；刺激交感神经时，HRV 随之下降[1]。

血压并非是个稳定的常数，而是随时间变化而改变的变量。在心脏每搏间，血压存在有微小差异，这种波动即为血压变异性(blood pressure variability, BPV)，是靶器官损害独立危险因素[2]。BPV通常采用24 h的短时变异来表示，目前大鼠的24 h动态血压监测方法有无创尾动脉尾套法、PE导管动脉插管法和植入子遥测法，但无创尾动脉尾套法存在着不能实时测定血压，对于血压的急剧变化容易造成遗漏，大鼠受加温、束缚、尾部加压等操作刺激的影响，处于一定的紧张状态，所测血压值要高于自由活动状态下的血压值[3-4]；而PE导管动脉插管法也存在缺点有：导管顺应性和导管过长导致动态响应较差，会致使血压结果不精确、不可靠；外置导管引起伤口外露和推注肝素化生理盐水，都会引起动物的感染；PE导管皮下隧道和马甲限制了动物自由活动，而且导管会牵拉自身皮肤和肌肉产生疼痛。因此本实验应用植入式遥测技术对不同月龄和性别的SHR大鼠的血压变异性和心率变异性的研究，为临床前抗高血压药物筛选和评价提供SHR大鼠血压、心率变异性的实验数据。

1材料和方法

1.1实验动物

SPF级SHR大鼠，雌雄各半，16只；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、TL11M2-C50-PXT遥测植入子、纤维蛋白膜(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、动物恒温水泵(美国Hallowell)；异氟烷(山东鲁南贝特制药)；生物胶(美国3M)；其它物品：戊二醛、碘伏消毒液、显微镊、导管镊和常规手术器械等。

1.3方法

1.3.1TL11M2-C50-PXT植入子植入手术

1.3.1.1手术准备、麻醉、固定：手术器械和物品灭菌消毒。大鼠置于诱导箱用3%异氟烷进行诱导麻醉后，1.5%异氟烷面罩维持麻醉并固定于保温台，保持温度在37℃～38℃。腹部和胸部剃毛、用碘伏和75%酒精常规消毒。

1.3.1.2植入体主体的植入

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TL11M2-C50-PXT植入体(预先浸泡15 min以上)。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。用生物胶和纤维膜粘合血管，15 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。在电极的放置部位处开一个小口。用硬质通路管从皮下引出一条通路，通路管从腹腔切口处穿入，经过皮下从距导联放置点切口1 cm处穿出。用14号针将导联电极从腹腔内引出后，放置于正确的心电测定位置。用手术线将电极固定于肌肉组织。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(4万U/只)防止感染。手术7 d后进行实验。

图1　TL11M2-C50-PXT腹腔内放置位点 和信号发射示意图 Fig.1　TL11M2-C50-PXT intraperitoneal implant site and sketch map of transmitting signal

1.3.2数据采集分析和观察指标

所有信号将通过以无线的方式传送给信号接收装置，在SHR大鼠3、5、7月龄时用DSI遥测系统进行遥测监测，检测24 h的血压。并用EMKA “ECG-Auto”V2.6.0.10分析软件对心率变异性、动态血压均值、血压变异系等指标进行分析。时域指标：RR间期、RR 间期标准差(SDNN)、相邻RR间期差值平方和的均方根(RMSSD)；FFT功率谱分析，频域指标：极低频功率(VLF)：0.04-0.2 Hz；低频功率(LF)：0.2-0.75 Hz；高频功率(HF)：0.75-3.0 Hz，总功率(TP)；心率、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)平均压(MBP)等。

1.3.3数据统计学处理

2结果

2.1 不同月龄、性别SHR大鼠血压和变异系数(BPV)变化

由表1可知，SHR大鼠随着月龄增加而收缩压、平均压、舒张压和血压变异系数升高，7月龄、5月龄SHR大鼠收缩压、平均压、舒张压和血压变异系数明显高于3月龄SHR大鼠(P<0.01)，7月龄SHR大鼠收缩压、平均压、舒张压和血压变异系数明显高于5月龄SHR大鼠(P<0.01)。雌性、雄性SHR大鼠在同一时间段收缩压、平均压和舒张压无明显差异(P>0.05)而雌性SHR大鼠在三个月龄段血压变异系数明显低于雄性SHR大鼠(P<0.01)。

2.2不同月龄、性别SHR大鼠心率、RR间期、RR 间期标准差(SDNN)、相邻RR间期差值平方和的均方根(RMSSD)变化

由表2可知，雄性SHR大鼠随着月龄增加而心率略微升高，7月龄SHR大鼠心率高于5月龄SHR大鼠(P<0.05)；但雌性SHR大鼠随着月龄增加而心率降低，7月龄SHR大鼠心率低于5月龄SHR大鼠(P<0.01)；且在3月龄和5月龄段雌性SHR大鼠心率显著高于雄性SHR大鼠(P<0.01)。雄性SHR大鼠随着月龄增加而RR间期、SDNN和RMSSD无明显变化；但雌性SHR大鼠随着月龄增加而RR间期、SDNN和RMSSD明显升高，在7月龄时雌性SHR大鼠RR间期、SDNN和RMSSD明显高于3月龄和5月龄的雌性SHR大鼠(P<0.01)，且雌性SHR大鼠的RR间期、SDNN和RMSSD均显著低于雄性SHR大鼠(P<0.01)。

表1　不同月龄、性别SHR大鼠血压的变化

注：与3月龄比较，aP<0.05，aaP<0.01；与5月龄比较，bP<0.05，bbP<0.01；同一品系同一时间点比较，cP<0.05，ccP<0.01。

Note:compared with three months age,aP<0.05,aaP<0.01. Compared with five months age,bP<0.05,bbP<0.01. Compared with The same strain of the same point in time,cP<0.05,ccP<0.01.

表2　不同月龄、性别SHR大鼠心率、RR间期、SDNN、RMSSD的观察

注：与3月龄比较，aP<0.05，aaP<0.01；与5月龄比较，bP<0.05，bbP<0.01；同一品系同一时间点比较，cP<0.05，ccP<0.01。

Note:compared with three months age,aP<0.05,aaP<0.01. Compared with five months age,bP<0.05,bbP<0.01. Compared with The same strain of the same point in time,cP<0.05,ccP<0.01.

表3　不同月龄、性别SHR大鼠TP、VLF、LF和HF的观察

注：与3月龄比较，aP<0.05，aaP<0.01；与5月龄比较，bP<0.05，bbP<0.01；同一品系同一时间点比较，cP<0.05，ccP<0.01。

Note:compared with three months age,aP<0.05,aaP<0.01. Compared with five months age,bP<0.05,bbP<0.01. Compared with The same strain of the same point in time,cP<0.05,ccP<0.01.

2.3对不同月龄、性别SHR大鼠总功率(TP)、极低频功率(VLF)、低频功率(LF)、高频功率(HF)的观察

由表3可知，雄性SHR大鼠随着月龄增加而TP、VLF、LF和HF无明显变化；但雌性SHR大鼠随着月龄增加而TP、VLF、LF和HF明显升高，在7月龄时雌性SHR大鼠TP、VLF、LF和HF明显高于3月龄和5月龄的雌性SHR大鼠(P<0.01)，且雌性SHR大鼠TP、VLF、LF和HF明显低于雄性SHR大鼠(P<0.01)。

3讨论

心血管疾病治疗是目前研究的一大热点，而精确的血压和心电测定在心血管疾病研究中较为重要。常用的连续测血压一般采用动脉PE导管插管法，但缺点是导管过长导致血压数据产生误差，导管皮下隧道和固定装置牵拉大鼠皮肤和肌肉导致疼痛，而处于一定的应激状态，因此所测血压值往往高于自由活动状态下的血压值，且该方法动物会受到较大创伤，很难在术后几个月进行长期血压测定。遥测法是应用无线遥测技术在实验动物清醒状态下连续、动态监测各项生理参数的一种方法，所获得的数据更为真实，更符合动物福利的法则[5]，动物被麻醉后将信号发射器埋植于腹腔内，导管插入肾动脉下的腹主动脉内，压力信号装置固定于腹壁内侧，用磁性开关启动或关闭此系统[6]，植入子手术后，即可将大鼠养于动物盒中，待其恢复后测定动物生理数据，可长期监测和记录自由活动的大鼠收缩压、舒张压、平均动脉压和心电等数据的波形。因此该系统能采集到极佳的数据，可避免许多药物假阳性、假阴性情况，同时通过自身对照和数据准确性的提高来降低动物数量[7-9]，符合动物福利“3R”原则。我国2013版《药物安全药理学研究技术指导原则》明确建议采用遥测技术测定清醒动物进行心血管系统指标，使用清醒动物的遥测技术进行药物临床前评价将是必然所趋。

HRV反映自主神经系统对心脏和血管调节动态平衡的一项客观指标，能较好的反映交感神经与迷走神经之间的协调性，并能定量分析交感神经和迷走神经的张力，刺激迷走神经后HRV 升高，刺激交感神经时HRV 降低[1]；一般采用频域和时域分析方法，时域分析指标SDNN能反映自主神经总张力，可用于评价自主神经系统恢复与受损程度，是常用的HRV 指标之一[10]；RMSDD 反映心率变异性的快变化成分，即迷走神经张力大小[11-12]。性别是影响生物节律的另一常见因素，不同性别的血压昼夜节律变化和交感神经功能各不相同[13]。

年龄是影响心血管系统生物节律和血压变化的重要因素，这种影响可能与自主神经系统(autonomic nervous system, ANS)有关，ANS由不成熟到成熟，随老化呈逐渐衰减的变化过程。随着年龄增长，其昼夜节律性往往趋于减弱，并以节律振幅的减低为主要表现[14]。

实验结果表明，SHR大鼠随着月龄增加而24 h收缩压、平均压、舒张压和血压变异性升高，7月龄、5月龄SHR大鼠收缩压、平均压、舒张压和血压变异性明显高于3月龄SHR大鼠，7月龄SHR大鼠收缩压、平均压、舒张压和血压变异性明显高于5月龄SHR大鼠，雌性、雄性SHR大鼠在同一时间段收缩压无明显差异。雄性SHR大鼠随着月龄增加而RR间期、SDNN、RMSSD、总功率(TP)、极低频功率(VLF)、低频功率(LF)和高频功率(HF)无明显变化；但雌性SHR大鼠随着月龄增加而RR间期、SDNN、RMSSD、总功率(TP)、极低频功率(VLF)、低频功率(LF)和高频功率(HF)明显升高，在7月龄时雌性SHR大鼠RR间期、SDNN、RMSSD、TP、VLF、LF和HF明显高于3月龄和5月龄的雌性SHR大鼠，且雌性SHR大鼠与雄性SHR大鼠比较有显著差异。

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〔修回日期〕2014-11-24