董学峰，孙祯

（泉州医学高等专科学校，福建泉州 362100）

睡眠呼吸暂停综合征（Sleep Apnea Syndrome，SAS）是一种常见的呼吸系统疾病，发病率在2.6%～8.4%之间。其发生机制主要是在睡眠状态下，上呼吸道软组织、肌肉的塌陷引起呼吸道阻塞或狭窄，以及在睡眠期间，上呼吸道肌肉对缺氧和二氧化碳潴留的刺激反应性下降，从而产生慢性低氧血症和高碳酸血症。睡眠呼吸暂停综合征可进一步导致机体发生许多病理生理变化，可引起全身多系统、多器官的损害。

SAS导致冠状动脉粥样硬化性心脏病发生与发展的机制十分复杂。目前的研究结果是：SAS长期反复发生缺氧导致冠状动脉内皮功能紊乱，引起血管舒张因子合成分泌减少，血管收缩，加重缺氧致动脉内皮损伤；SAS间歇性缺氧使游离氧自由基及炎症介质升高，出现全身性炎症反应，产生内皮血管舒张功能障碍，导致动脉粥样硬化的出现；SAS间歇性缺氧刺激交感神经兴奋性增高，并激活肾素—血管紧张素—醛固酮系统，导致心率增快、血压升高、心肌代谢加快等一系列反应，使冠脉供血与心肌代谢之间的平衡被破坏，心肌相对缺血，导致内皮进一步损伤，促使斑块形成，加快了冠心病的发生和发展。在一定程度上，呼吸睡眠暂停缺氧的严重程度与冠状动脉狭窄程度呈正相关。冠心病合并SAS患者的预后相对较差，这进一步提升了冠心病患者的病死率。早期发现合并SAS，及时治疗，对冠心病患者改善预后、减少心血管事件发生具有非常重要的临床意义。

SAS可导致呼吸系统疾病、心血管系统疾病、神经系统疾病和内分泌系统疾病的发病率升高，例如慢性肺源性心脏病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心律失常、高血压、脑卒中、2型糖尿病等[1]。如果患者不及时发现以上病症并进行有效治疗，这些病症将对患者的生命产生严重的威胁。在发病初期，如果患者能进行有效的治疗，可预防各种并发症的发生、提高生活质量、降低病死率。SAS的病理生理特征是慢性间歇性缺氧（Chronic Intermittent Hypoxia，CIH）。CIH指长期反复间歇低氧/再氧合交替出现，引起组织缺血再灌注损伤。一方面，长期缺氧可以导致血管内皮细胞损伤、血管活性因子分泌平衡失调、血管收缩活性因子相对增加，使肺血管收缩，增加血管阻力；另一方面，长期缺氧可以导致血管壁张力升高，促使血管壁增生，从而导致低氧性肺血管重塑（Hypoxic Pulmonary Vascular Remodeling，HPVR），进一步引起缺氧性肺动脉高压（Hypoxic Pulmonary Hypertension，HPH）。肺动脉高压是以肺血管抵抗和肺动脉压力升高为主要特征的持续不可逆性疾病，肺动脉高压是慢性肺心病发生发展过程中重要的病理生理环节，最终可能导致右心衰竭甚至死亡。目前，学界已有与CIH诱导HPH的机制相关的研究，但相关学者对于HPVR形成的细胞机制还不太清楚，也没有代表性的细胞表型标记物，学者们还需要进一步进行研究。笔者制作了该类动物模型，拟从CIH对血清HIF-1及HO-1的影响角度探讨HIF-1和HO-1在CIH对HPH发生及发展过程中的可能机制。HPH的治疗一直是研究热点。笔者希望本研究能为慢性肺源性心脏病的防治提供理论依据。

一、材料与方法

（一）制作慢性间歇性缺氧模型

SPF级雄性C57BL/6小鼠20只 ，体质量18～21g，购自福建医科大学实验动物中心。笔者采取随机数字表法，把20只小鼠随机分为缺氧组（10只）和 常氧组（10只）。笔者将常氧组的10只小鼠放在室温23℃～25℃、湿度40%～50%的SPF级动物实验室饲养，将缺氧组的10只小鼠放在缺氧箱内饲养，并通过氧气监测仪的监测使缺氧箱的氧浓度维持在6±1% ～21±1%之间[2］，其他条件与常氧组相同。

（二）取材

在小鼠间歇性缺氧30天后，笔者先给小鼠称重，再用1%戊巴比妥钠(50mg/kg)给小鼠的腹腔注射麻醉，固定小鼠。笔者给小鼠的胸部皮肤进行消毒，穿刺小鼠心脏取血。取血后，笔者沿小鼠的剑突向上切开至胸腔，取出肺组织，置于10%甲醛中浸泡，固定1周。

（三）肺小动脉的HE 染色光镜观察

取出肺组织，经过脱水透明；浸蜡和包埋；切片和贴片，每张片厚度为4um；再进行苏木精-伊红(HE)染色和封片。笔者使用光学显微镜观察肺小动脉形态结构，用显微镜实时摄像系统摄像，随机选取每只小鼠的5张肺组织切片，直径约100um肺小动脉，横断面积较圆的3支，在血管内膜的十个等距点测量内膜和中膜的厚度，再取平均值。笔者使用Image-pro plus 6.0图像软件进行分析。

（四）血清HIF-1ɑ 和HO-1 水平测定

笔者采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）提取血浆，按说明书操作。

二、统计学方法

使用SPSS 26.0统计软件包，计量资料以表示，组间差异用t检验。有差异者，笔者采用LSP两两对比分析法，P＜0.05，差异有统计学意义。

三、结果

（一）常氧组和缺氧组小鼠肺小动脉形态学比较

1.两组小鼠的肺小动脉形态学，见图1、图2

图2 缺氧组小鼠的肺小动脉形态学

常氧组：血管壁较薄、腔较大。内膜的内皮细胞在管腔面均匀分布，光滑平整。中膜的平滑肌细胞和弹性纤维层呈环形规则排列。管壁三层结构分界清楚。

缺氧组：管腔变窄，较粗糙。内膜增厚，内皮细胞部分脱落，内弹力膜部分断裂，内弹力膜厚薄不一。中膜平滑肌细胞增生肥大、结构紊乱。弹性纤维层弹力蛋白增多、结构紊乱，纤维组织增生，中膜层增厚。

2.两组小鼠的肺小动脉内膜厚度及中膜厚度比较，见表1

表1 两组小鼠的肺小动脉内膜及中膜厚度比较（μm，n=10）

与常氧组小鼠对比，缺氧组小鼠的内膜及中膜均增厚，P＜0.05，差异均有统计学意义。

（二）两组小鼠的血清HIF-1ɑ 和HO-1浓度比较，见表2

表2 常氧组小鼠与缺氧组小鼠的血清HIF-1ɑ和HO-1 浓度比较（pg/ml，n=10）

与常氧组小鼠比较，缺氧组小鼠的血清HIF-1ɑ和HO-1浓度均增高，差异有统计学意义（P＜0.05）。

（三）缺氧组小鼠的肺小动脉内膜厚度与血清HIF-1ɑ 和HO-1 的相关性

表3 缺氧组小鼠的肺小动脉内膜厚度与血清HIF-1ɑ和HO-1 的相关性

缺氧组小鼠的肺小动脉内膜厚度与血清HIF-1ɑ的相关性r=0.751，P＜0.05，呈正相关；与血清HO-1的相关性r=0.887，P＜0.05，呈正相关。

（四）缺氧组小鼠的肺小动脉中膜厚度与血清HIF-1ɑ 和HO-1 的相关性

表4 缺氧组小鼠的肺小动脉中膜厚度与血清HIF-1ɑ和HO-1 的相关性

缺氧组小鼠的肺小动脉中膜厚度与血清HIF-1ɑ的相关性r=0.742，P＜0.05，呈正相关；与血清HO-1的相关性r=0.903，P＜0.05，呈正相关。

四、讨论

本实验显示：缺氧组小鼠肺小动脉的病理变化与血清HIF-1ɑ和HO-1密切相关，这与目前的研究结论是一致的。

CIH可引起HIF-1表达升高。HIF-1为异源二聚体的核转录因子，是在缺氧时最主要的核转录调节基因之一。在缺氧状态下，HIF-1在细胞核内与下游上百种靶基因序列结合，如内皮素、血管内皮生长因子、促红细胞生成素等，介导糖酵解、血管新生、红细胞生成、细胞凋亡、细胞增殖及胶原合成等生物学效应。为组织细胞提供氧和营养以适应机体缺氧反应是机体许多缺氧反应信号转导的共同通路[3]。机体先激活缺氧反应基因转录的DNA结合蛋白，再与其靶基因相结合，再调控转录及转录后过程，导致机体对缺氧发生适应性反应。缺氧产生的活性氧簇激活HIF-1α与 HIF-1β两个亚基构成的异二聚体HIF-1分子，与CIH病理生理机制相关。HIF-1β在缺氧状态下几乎没有发生改变，稳定表达。HIF-1α不仅是HIF-1的活性亚基，也是调节亚基。细胞内氧浓度能调节HIF-1α的蛋白稳定性和转录活性。在常氧状态下，HIF-1α在合成后经蛋白酶和泛素途径被迅速降解。在缺氧状态下，因阻断羟基化反应，HIF-1α的降解减少，HIF-1α积聚和活化，其升高呈指数倍的增长。异常升高的HIF-1α导致调控因子的调控功能出现紊乱，引起血管活性物质的分泌和降解、血管舒缩、细胞增殖等功能均产生异常，进一步引起肺小动脉痉挛收缩、血管壁增生。肺动脉平滑肌细胞的增殖与凋亡是决定缺氧性肺动脉高压形成的重要细胞病理学基础，最终导致HPVR等变化，引起HPH的产生。

CIH还可引起HO-1表达升高，HO-1可以抑制慢性缺氧状态下肺小动脉血管平滑肌细胞增生重构、中层增厚管腔狭窄及HPH的产生。目前的研究表明血红素氧合酶（HO）是目前发现最易受诱导的酶之一，它是将血红素降解为一氧化碳（CO）、胆绿素和铁离子的起始酶和限速酶。血红素氧合酶（HO）具有HO-1、HO-2和HO-3 三种同工酶，他们都能分解血红素，并产生CO和胆红素。只有HO-1是HO唯一的诱导型。作为一种新的舒血管物质，HO在CIH的刺激下，可引起红细胞生成增多，并破坏血红素的增加，不仅对限速酶HO-1有明显的诱导作用，而且能提高代谢终产物CO的产量。HO-1可存在于呼吸系统、心血管系统、神经系统、泌尿生殖系统、消化系统和内分泌系统等全身多个系统中，在对抗应激反应时起着非常重要的作用。HO催化降解血红素的产物CO是内源性CO最主要的来源，CO是继一氧化氮（NO）之后被发现的另一种能快速自由地通过各种生物膜的新型细胞信使分子，内源性CO可在血管内皮细胞、平滑肌细胞及神经元细胞中生成[4]。CO不仅具有舒张血管平滑肌细胞的作用，而且能调节血管壁张力、抑制血管平滑肌细胞增殖、抑制炎症反应、抑制血小板聚集及增加组织的血液灌注等生物学效应，这些生物学功能在HPH的病理发生发展过程中发挥着重要作用。在CIH中，HO-1／CO体系可代偿性增加，还参与了机体对HPVR的自身调节。内源性HO／CO体系在HPH形成中的生物学效应机制是：CO通过自分泌或旁分泌的方式激活细胞质中的鸟苷酸环化酶（sGC），CO与鸟苷酸环化酶（sGC）中的血红素基团上的铁原子结合，活化的sGC再催化GTP生成cGMP，cGMP的生成减少Ca2+内流，导致细胞质内的Ca2+降低，使血管舒张和抑制血小板凝集。CO还可以通过细胞周期特异性转录因子E2F-1的转录的影响，直接干预细胞的G1／S期。CO能抑制分裂素、ET-1、PDGF-β和VEGF等细胞因子，间接干预细胞中的G0／G1期，从而抑制血管平滑肌细胞的增殖。CO不仅能抑制肺小动脉损伤后新生内膜的形成，而且能抑制血管紧张素Ⅱ诱导的血管平滑肌细胞的过度增殖，从而发挥生物学效应[5]。

综上所述，CIH可导致HIF-la的表达增加，并调控其下游的缺氧反应基因HO-1的转录。二者协同作用，发挥抑制抗氧化损伤、血管平滑肌细胞增殖、舒张血管、抑制血小板凝聚等作用。CIH构成了保护肺小动脉的HIF-1a/HO-1通路，通过对纤维蛋白溶解级联反应的调节来降低致死率[6]。但对于HIF-1a和HO-1在CIH的发生及发展过程中的具体作用，以及其在临床上的使用还需相关学者进行进一步研究，以此为研发高效的治疗缺氧性肺动脉高压的药物提供更多理论依据。