颈动脉窦压力感受器电刺激对肥胖相关性高血压大鼠的影响

舒 玲 胡邦望 陈 洁 代地林 余 巧 王 静 包明威

近年来肥胖相关性高血压的发生率显著增加，研究表明，世界各地不同人群的体重指数(BMI)与收缩压和舒张压几乎呈线性相关[1]。超重和肥胖约占原发性高血压风险的65%～75%；每年约有760万例过早死亡是由于无法控制的高血压，这是心血管疾病死亡的头号危险因素[2]。

肥胖相关性高血压的发病机制十分复杂，主要包括遗传和环境因素、交感神经系统(sympathetic nervous system，SNS)激活、肾脏和肾上腺功能、内皮功能障碍、脂肪因子和胰岛素抵抗。而将肥胖与血压升高联系起来的一个关键机制是SNS激活[3]。众多研究发现，肥胖者的肾脏和骨骼肌在内的各种组织中SNS活性升高，予以α或者β受体阻滞剂，或者中枢性α2受体阻滞剂可乐定，可以明显降低肥胖相关性高血压动物模型的血压[4]。

近年来，通过非药物手段调节交感神经系统来治疗心血管疾病已成为一大热点，包括肾脏去神经支配术、肾交感神经消融、迷走神经电刺激、颈动脉窦压力感受器电刺激(CBS)，其中CBS在改善犬慢性心力衰竭、心律失常等方面显示出良好的效果及安全性[5, 6]。同时在耐药性高血压患者中，颈动脉窦压力感受器电刺激也展现出良好的降压效果[7]。因此，本研究假设CBS在肥胖相关性高血压大鼠模型中可通过抑制交感神经系统过度激活发挥降压减重等有益作用。

材料与方法

1.实验动物：7周龄雄性SD大鼠20只，购自湖南斯莱克景达实验有限公司，体质量180～200g，饲养于SPF屏障中，自由饮食，光照/黑暗时间为12h/12h，温度为22±2℃。普通饲料适应性喂养1周后开始实验，对所有大鼠每周进行体质量及血压的测量。模型组10只：予以高脂饲料喂养(D12492，北京华阜康生物科技有限公司)，饮用10%的果糖水(大连美仑生物技术有限公司)；正常对照组10只：继续普通饲料喂养，饮用纯净水；持续喂养4周，对照组与模型组体重比较，差异有统计学意义且实验组中收缩压SBP≥150mmHg(1mmHg=0.133kPa)，被定义为肥胖高血压模型。模型组的10只大鼠随机均分为两组：①不予以CBS刺激的肥胖高血压(OH-sham)组；②肥胖高血压伴CBS(OH-CBS)组。同时正常对照组的10只大鼠随机均分为两组：③ 不予以CBS刺激的普通饲养(C-sham)组；④普通饲养伴CBS(C-CBS)组。第4周末所有大鼠进行CBS仪器植入术，C-sham与OH-sham组CBS仪器不发放刺激，C-CBS与OH-CBS组CBS仪器发放刺激，持续8周，第12周末取材检测。

2.实验仪器与试剂：主要仪器包括大鼠无创血压仪(CODA-HT2，美国Kent公司)，多道电生理记录仪(4/35，澳大利亚 ADInstruments 公司)，CBS刺激仪(G3NIX-1010，杰升生物科技有限公司)，胰岛素检测Elisa试剂盒(JYM0620Ra，武汉基因美生物科技有限公司)。

3.植入CBS刺激仪：在全身麻醉下，于大鼠颈部正中切口，分离右侧颈动脉窦并用卡夫电极包绕，卡夫电极与CBS刺激仪相连，并将CBS刺激仪固定于大鼠背部皮下。CBS刺激仪功能参数：脉冲：频率10Hz、宽度1ms、幅度3.2V；模型：每个循环内4min ON,1min OFF。

4.大鼠血压测量：将大鼠置于固定盒中，放置在37℃恒温加热板上预热10min，保证大鼠温暖舒适且尾部血流充分。将测压阻断环和加压袖带套在大鼠尾巴根部，使用美国肯特动物无创血压测量系统测定大鼠血压。每只大鼠重复测量5次，取平均值。

5.空腹血糖及体表心电图检测：于12周末，大鼠禁食12h，尾静脉采血测空腹血糖，2%戊巴比妥钠40mg/kg腹腔给药，麻醉后使用多道电生理记录仪记录大鼠麻醉状态下的体表心电图。

6.标本留取检测血、尿相关指标：处死前24h将所有大鼠单只置入代谢笼中，收集24h尿液，检测24h尿钠含量。麻醉后经腹主动脉取血，检测血清尿素(urea)、肌酐(Cr)、尿酸(UA)；用ELISA法测定血清胰岛素水平。

7.内脏脂肪含量测量：于12周末取材，大鼠处死后，取出全部附睾、腹膜后、腹股沟脂肪称重。

结 果

1.CBS刺激对肥胖相关性高血压大鼠血压和心率的影响：予以高脂饮食和10%果糖水喂养后，第3周模型组(OH-CBS、OH-sham组)的平均动脉压显著高于对照组(C-CBS、C-sham组)，差异有统计学意义(P<0.05)；第5周开始予以CBS刺激，3周后OH-CBS组的平均动脉压开始显著低于OH-sham组，差异有统计学意义(P<0.05)。予以CBS干预后，C-CBS组与C-sham组平均动脉压比较，差异无统计学意义(图1)。第12周末OH-CBS组的心率较OH-sham组显著降低，差异有统计学意义(P<0.05，表1)，C-CBS与C-sham组心率比较，差异无统计学意义；与C-sham组比较，OH-sham组心率有上升趋势，但差异无统计学意义(表1)。

图1 12周内大鼠平均动脉压的变化与OH-sham组比较，*P<0.05；与OH-CBS组比较，#P<0.05

表1 CBS刺激8周后大鼠心率、血urea、Cr、urea/Cr、UA的变化

2.CBS刺激对肥胖相关性高血压大鼠体质量及内脏脂肪含量的影响：予以高脂饮食和10%果糖水喂养3周后，模型组(OH-CBS、OH-sham)组的体质量明显高于对照组(C-CBS、C-sham)，差异有统计学意义(P<0.05，图2A)。予以CBS刺激3周后，OH-CBS组体质量显著低于OH-sham组，差异有统计学意义(P<0.05，图2A)；C-CBS组体质量较C-sham组有下降趋势，差异无统计学意义。第12周末OH-sham组内脏脂肪含量显著高于C-sham组；OH-CBS组内脏脂肪含量较OH-sham组明显降低，差异有统计学意义(OH-sham组 vs C-sham组，35.32±4.06g vs 12.35±3.94g，P<0.05；OH-CBS组 vs OH-sham组，18.38±3.87g vs 35.32±4.06g，P<0.05)；C-CBS组与C-sham组内脏脂肪含量比较，差异无统计学意义(图2B)。

图2 大鼠体质量变化及12周末内脏脂肪含量A.12周内大鼠体质量，与OH-sham组比较，*P<0.05；与OH-CBS组比较，#P<0.05；B.内脏脂肪含量

3.CBS刺激对肥胖相关性高血压大鼠空腹血糖及血清胰岛素水平的影响：第12周末检测各组大鼠空腹血糖水平发现，OH-sham组空腹血糖显著高于C-sham组，差异有统计学意义(OH-sham组 vs C-sham组，4.44±0.29mmol/L vs 3.50±0.31mmol/L，P<0.05)。予以CBS刺激后OH-CBS组空腹血糖较OH-sham组明显降低，差异有统计学意义(OH-CBS组 vs OH-sham组，3.70±0.43mmol/L vs 4.44±0.29mmol/L，P<0.05)；C-CBS组空腹血糖较C-sham组有降低趋势，但差异无统计学意义(图3A)。第12周末检测各组大鼠血清胰岛素水平，发现OH-sham组血清胰岛素水平明显高于C-sham组，差异有统计学意义(OH-sham组 vs C-sham组，14.47±0.68mU/L vs 9.98±1.23mU/L，P<0.01，图3B)。予以CBS刺激后，与OH-sham组比较,OH-CBS组血清胰岛素水平显著降低，同时C-CBS组血清胰岛素水平较C-sham组明显降低，差异有统计学意义(OH-CBS组 vs OH-sham组，10.31±0.85mU/L vs 14.47±0.68mU/L，P<0.01；C-CBS组 vs C-sham组，8.30±0.24mU/L vs 9.98±1.23mU/L，P<0.05，图3B)。

图3 12周末大鼠空腹血糖及血清胰岛素水平A.空腹血糖；B.血清胰岛素水平

4.CBS刺激对肥胖相关性高血压大鼠24h尿钠及血清尿素、肌酐(Cr)、urea/Cr、尿酸(UA)水平的影响：第12周末OH-sham组24h尿钠明显少于C-sham组，予以CBS刺激后OH-CBS组24h尿钠较OH-sham组显著增多，差异有统计学意义(OH-sham组 vs C-sham组，0.35±0.12mmol/24h vs 2.46±0.49mmol/24h，P<0.01；OH-CBS组 vs OH-sham组，1.14±0.73mmol/24h vs 0.35±0.12mmol/24h，P<0.05，图4)；C-CBS组24尿钠与C-sham组比较，差异无统计学意义(图4)。第12周末发现各组之间urea和Cr比较，差异无统计学意义(表1)；与C-sham组比较，OH-sham组urea/Cr明显降低，差异有统计学意义(P<0.05，表1)，予以CBS干预后，OH-CBS组urea/Cr较OH-sham组有升高趋势，但差异无统计学意义(表1)。与C-sham组比较，OH-sham组和OH-CBS组血清尿酸水平显著增加，差异有统计学意义(P<0.05，表1)；予以CBS刺激后，OH-CBS组尿酸水平较OH-sham组以及C-CBS组较C-sham组均有升高趋势，但差异无统计学意义(表1)。

图4 12周末大鼠24h尿钠含量

讨 论

本研究为CBS对肥胖相关性高血压的有益影响提供了依据，CBS可以显著降低肥胖高血压大鼠的血压，减轻其体重，改善空腹血糖，降低血清胰岛素水平等。研究表明，交感神经过度激活参与肥胖高血压的发生、发展[8, 9]。交感神经纤维分布在血管、心脏和肾脏的各个区域，SNS的激活可以在数秒内引起血压升高，SNS活性的突然抑制可使血压迅速下降。因此，各种反射机制、中枢神经系统缺血或大脑高级中枢的激活而引起SNS活动的变化，为血压提供了强有力的、快速的调节。SNS还在血压的长期调节和高血压的发病机制中发挥重要作用。肾血管、肾小球旁器和肾小管广泛存在交感神经支配，这些神经的过度激活会导致钠潴留、肾素分泌增加以及肾脏压力性利尿障碍。肾交感神经(renal sympathetic nerve, RSN)的激活通常不足以导致肾血流量或GFR的显著减少。然而，即使是RSN活动的轻微增加，也会刺激肾素分泌和肾小管对钠的重吸收[10]。因此，RSN通过各种反射机制和较高的中枢神经系统可以长期调节血压。刺激颈动脉窦压力感受器可增强颈动脉窦神经传入冲动，经神经回路反馈调节可抑制交感神经活动。本研究也证实，CBS刺激3周后OH-CBS组的平均动脉压显著低于OH-sham组，而实验中第5周各组血压的降低可能是手术创伤的影响。

本研究结果显示肥胖高血压组24h尿钠显著降低，说明肥胖高血压组肾脏排钠功能障碍，对钠的重吸收增加，这可能是肥胖引起血压升高的主要原因，而CBS可以明显改善肥胖高血压组的肾脏排钠功能。研究表明，肥胖患者需要更高的血压来维持钠平衡，这表明肾脏压力性利尿功能受损[11]。在体重增加的过程中，至少有3个因素会损害肾脏排钠功能引起血压升高：①内脏脂肪及肾窦脂肪对肾脏造成的物理性压迫；②RAAS系统激活；③SNS激活，尤其是RSN活性增加。此外，在肥胖人群中高血压的早期，检测肾脏中NE的溢出，表明RSN激活参与肥胖高血压的发生、发展[4]。CBS能持续抑制RSN和促进尿钠排泄，因此，在肥胖相关性高血压的大鼠模型中，CBS可显著降低血压。

本研究结果发现，肥胖高血压大鼠伴有明显的高胰岛素血症及空腹血糖受损，予以CBS刺激后可以改善该现象。肥胖相关性高血压的发生、发展与高胰岛素血症和胰岛素敏感度降低有关[12,13]。其内在机制为：(1)胰岛素抵抗促进脂肪分解，导致更多游离脂肪酸的释放，从而引起代谢异常、氧化应激和血管功能障碍。急性高胰岛素血症还可引起交感神经活动增加。(2)胰岛素具有一定的抗利尿作用、增强内源性血管收缩剂的作用以及刺激血管平滑肌的生长。最近也有研究表明，在内脏脂肪增多的前提下，胰岛素抵抗能促进肾小管对钠和尿酸的重吸收，内脏脂肪含量与血清尿酸水平呈正相关[14]。本研究发现，予以CBS刺激能显著降低内脏脂肪含量但对血清尿酸水平无影响，甚至有增加的趋势。有研究表明果糖的代谢增加了尿酸的产生，CBS刺激可能促进果糖的代谢从而导致尿酸水平有增加趋势，这种机制可能独立于胰岛素抵抗及内脏脂肪含量对血清尿酸的影响[15]。

综上所述，本研究证实CBS通过降低交感神经张力对治疗肥胖相关性高血压有明显的积极作用。还需要进一步研究来明确交感神经抑制对改善肥胖引起的心血管及代谢疾病的内在机制。本研究以肥胖相关的SNS活动为靶点，为治疗肥胖相关性疾病提供新的干预策略。