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Wistar大鼠长期高盐摄入对心脏功能的影响及机制探讨*

2012-05-23罗碧辉曾昭华苏诚坚潘秀娣潘洁贞

中国循环杂志 2012年4期
关键词:醛固酮周龄左心室

罗碧辉,曾昭华,苏诚坚,潘秀娣,潘洁贞

有研究认为高盐摄入与血压呈正相关,是高血压发展的主要罪魁祸首[1]。高血压性心脏病病理生理学的现代观点认为,盐是高血压最重要的环境因素,可能会加剧心肌重构过程中的致重构分子与抗重构分子之间的失衡状态[2]。众所周知,心肌重构是心功能不全的结构基础。本研究3周龄Wistar大鼠给予18周4%的高盐饮食,旨在研究导致的心肌重构及心脏舒缩功能的影响。

1 材料与方法

动物及分组:2002-10自广州医学院实验动物研究中心一次性购Wistar大鼠27只(均为国家一级实验动物;实验动物质量合格证号:粤检证字2002A044号;动物实验环境设施合格证号:粤检证字2002C069号),均为雄性,均在哺乳期(3周龄)后。随机分成高盐饲养组14只和正常饲养组13只,饲以含盐量不同饲料(购自广东实验动物中心)。高盐饲养组大鼠以高盐(含4%NaCl)颗粒饲料饲养;正常饲养组以正常盐(含0.5%NaCl)颗粒饲料饲养,持续喂养18周(即21周龄)。

血压测定:两组大鼠于实验前(3周龄)时测第一次鼠尾血压;实验后(以不同含盐量饲料饲养后)满2、4、8、12、16 周(即满5、7、11、15、19 周龄时)各测血压一次(鼠尾套袖血压计为HX-Ⅱ型小动物血压计)。测量时,要待大鼠保持安静后,电子表数值恒定后取值。

生化指标检测:21周龄后检测各组大鼠血浆醛固酮浓度、血浆血管紧张素Ⅱ浓度,按说明书要求取血后进行测定(均购自北京北方生物技术研究所)。

心脏功能测定:首先将血压换能器与插管连接好,开机,调出Pclab生物信号采集处理系统(北京微信斯达科技发展有限责任公司),第一次使用时先进行采样条件设置,并为血压传感器定标,调试好后保存配置,以后每次实验都采用该配置。开始实验之前,插管内充满肝素溶液,并排除全部气泡。

大鼠予戊巴比妥钠(50mg/kg)麻醉后,行右颈总动脉插管,先描记颈动脉压,稳定一段时间后(约二分钟),沿血管路径经主动脉瓣进入左心室腔,描记心室搏动波形。测量平均动脉压时,选取描记开始30秒后,五个呼吸周期的平均动脉压平均值;测量左心室功能各项指标,选取进入心室腔30秒后的五个呼吸周期取各项平均值。记录的指标包括:左心室舒张末压、左心室压力上升和下降最大速率、心率,均由计算机直接显示。

左心室重量体重比和心脏形态学检查:做完各种检查后,处死大鼠后取出大鼠心脏,放入高钾停搏液(钾离子浓度为16mmol/L),待心脏完全停止跳动后取出,沿房室交界处剪去血管根部,左右心房及心耳;沿室间隔分离出左心室(含室间隔),用滤纸吸干,称左心室重量,并计算左心室重量与体重之比,作为左心室肥厚的指标,即左室重量指数。然后将左心室放入10%甲醛溶液固定,24 h之后,进行胶原纤维染色(Masson三色法)。Masson三色法染色结果判断:胶原纤维呈蓝色,胞质,肌纤维和红细胞红色,胞核呈蓝褐色。病理切片用莱卡图象采集系统及莱卡Qwin图像分析系统进行观察分析,在胶原染色下,放大400倍,因为标本间染色程度可能不均一,色彩方面取标本自身对照(即以该标本切片内心肌周围血管胶原颜色为内对照),观察各组胶原量及分布变化。

统计学处理:所有数据用SPSS17.0软件包进行分析:计量资料以均数±标准差()表示;用独立样本t检验比较两组各项检测指标差异的显著性(分析前要进行方差齐性检验);用直线相关分析研究变量间的线性关系的程度。取双侧95%可信区间。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 高盐饮食对Wistar大鼠血压的影响

在实验前(3周龄),两组实验动物鼠尾收缩压差异无统计学意义(P>0.05)。实验满8周(11周龄)起,高盐饲养组大鼠收缩压明显比正常饲养组高(P<0.05),并持续至实验满16周,且随饲养时间延长,收缩压差值进一步加大,差异有统计学意义(P<0.05)。(表1)

表1 两组实验前后收缩压情况(,mmHg)

表1 两组实验前后收缩压情况(,mmHg)

注:与正常饲养组比*P<0.05。1mmHg=0.133 kPa

时间收缩压正常饲养组(n=13)高盐饲养组(n=14)实验前(3周龄) 58.7±3.1 58.7±2.7实验满2周(5周龄) 88.7±3.3 90.8±2.9实验满4周(7周龄) 111.0±5.5 113.5±4.1实验满8周(11周龄) 109.6±5.3 126.9±2.1*实验满12周(15周龄) 112.6±5.6 134.3±4.2*实验满16周(19周龄) 113.3±4.1 148.3±9.7*

2.2 两组实验满18周时体重、左心室重量指数、生化

指标和心脏功能指标情况

实验满18周时(21周龄),高盐饲养组的左心室重量指数、平均心室舒张末期压、平均心率均比正常饲养组高,差异有统计学意义(P<0.01或P<0.05);高盐饲养组的血浆醛固酮浓度、血浆血管紧张素Ⅱ浓度、平均收缩间期均比正常饲养组低,差异有统计学意义(P<0.01或P<0.05);两组的体重、平均舒张间期、左心室压力最大上升速率及下降最大速率比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。(表2)

表2 两组实验满18周时体重、左心室重量指数、生化指标和心脏功能指标情况()

表2 两组实验满18周时体重、左心室重量指数、生化指标和心脏功能指标情况()

注:与正常饲养组比*P<0.05 **P<0.01。

正常饲养组(n=13)高盐饲养组(n=14)体重(g) 419.7±20.8 409.6±32.9左心室重量指数(mg/g) 2.1±0.1 2.6±0.2**生化指标血浆醛固酮浓度(pg/ml) 0.5±0.2 0.2±0.1**血浆血管紧张素Ⅱ浓度(pg/ml) 1468.7±329.3 755.2±330.1**心脏功能指标平均收缩间期(s) 72.7±8.2 65.2±6.8*平均舒张间期(s) 90.3±9.1 89.4±10.2平均心室舒张末期压(mmHg) -1.5±4.0 2.7±4.0*平均心率(次/分) 345.1±24.1 398.6±17.8**左心室压力最大上升速率 5810.5±320.4 6443.1±358.2左心室压力下降最大速率 -4995.0±343.5 -4985.4±366.1

2.3 心肌病理改变

心肌Masson染色后的形态学检查提示高盐饲养组大鼠心肌间隙较正常饲养组减少,心肌间质内可见散在蓝色条索状胶原纤维。(图1)

图1 心肌病理改变 Masson染色。图1a 正常饲养组:图中央蓝色部分为血管胶原的染色,心肌间隙明显,心肌间质内可见少量蓝色点状分布的胶原纤维。图1b 高盐饲养组:图中央可见小血管,血管胶原染成蓝色,心肌间隙仍较多见,较正常饲养组减少,心肌间质内可见散在蓝色条索状胶原纤维

2.4 高盐饲养组各变量相关性检验

应用双变量相关分析,结果显示左心室重量指数与心率呈正相关(r=0.729,P<0.05);血管紧张素浓度与平均舒张间期呈负相关(r=-0.736,P<0.05)。

3 讨论

有研究认为高盐摄入与血压呈正相关,是高血压发展的主要罪魁祸首[1]。高血压性心脏病病理生理学的现代观点认为,盐是高血压最重要的环境因素,可能会加剧心肌重构过程中的致重构分子与抗重构分子之间的失衡状态[2]。众所周知,心肌重构是心功能不全的结果基础。既往文献实验报道中所采取的含盐量由2%至8%不等,采取的研究周期波动于2周到4周,实验结束后,均发现心肌出现重构现象。但未同时研究心脏功能的改变特点。本研究3周龄大鼠给予18周4%的高盐饮食,旨在研究长期高盐饮食对心功能的影响及其机制的初步探讨。

本实验结果表明,与正常饲养组大鼠相比,18周4%的高盐饮食导致大鼠心功能出现变化:高盐饲养组大鼠心脏平均收缩间期缩短,心率明显增快,平均心室舒张末期压升高;两组左心室压力最大上升速率、下降最大速率及平均舒张间期无显著性差异。心功能出现改变与心脏重构相伴随。本实验结果提示,高盐饲养组大鼠左心室重量指数显著高于正常盐饲养组;此外,本实验心肌病理图像显示高盐饲养组大鼠心肌细胞出现重构现象。与文献报道一致[3]。

本实验提示长期高盐饮食可导致心脏重构。心肌纤维化是高血压性心肌重构的重要特征之一,是多种改变的综合结果。文献报道认为,左心室功能障碍/衰竭起初为舒张功能受损,表现为心脏舒张的速率和吸力以及被动充盈的僵硬度出现改变,进一步发展为收缩功能障碍[2]。本研究结果认为长期高盐进食后,大鼠心室舒张末期压升高可能与心脏平均收缩间期缩短后,收缩末期残留在心腔内的血容量增多有关,本研究未提示心室的顺应性下降。这也许是更为早期的心脏功能改变特点。Gianfranco等[4]通过心率、动脉血压变异性以及压力感受器的敏感性来研究盐对自主神经系统活性的影响,发现高盐饮食可以提高心脏交感神经活性,增快心率,这与压力感受器的敏感性增加。

到目前为止报道的致心脏重构因子有十余种,环境因素(即:高钠饮食)可能会加剧前面提到的致重构分子与抗重构分子之间的失衡状态。本研究与本课题组既往报道一致,长期予以高盐饲料饲养,大鼠血压升高[3]。除此之外,在致心脏重构方面高盐饮食可能是一个非血压依赖性的独立影响因素,即使在不改变血压的情况下仍可以产生对心肌的不良影响[5]。

肾素—血管紧张素—醛固酮系统也是重要的参与心脏重构的体液因素,高盐摄入增加心脏内醛固酮合成,促进心肌肥厚[5]。本研究结果显示,长期高盐饮食出现左心室重构的同时,循环血中的血管紧张素Ⅱ浓度和醛固酮浓度显著下降,该现象与文献报道一致,也与机体在早期高盐摄入时的代偿机制相符合,即在高盐摄入时,机体代偿性地抑制肾素—血管紧张素—醛固酮系统的活性,以便促钠排出体外;而低盐则在显著降低血压的同时,激活循环血中肾素—血管紧张素—醛固酮系统[6,7]。据最新文献报道,高盐饮食时,循环血中醛固酮尽管降低,但心脏局部独立的血管紧张素—醛固酮系统活性增加,心脏组织中的血浆血管紧张素Ⅱ、ATIR mRNA的表达增高,以及醛固酮浓度升高,虽然这些物质未进入循环池,但同样促使心脏发生重构,对心肌肥厚的形成及维持有着重要的意义[6,8-9]。有研究予以12 周龄 Wistar大鼠低盐(0.3%)与高盐(8%)喂养,低盐组血浆的肾素活性、AngⅡ及醛固酮浓度升高,但心脏并无重构现象[10]。给予醛固酮阻滞剂或者血管紧张素Ⅱ阻滞剂可以抑制高盐饮食时心脏局部的RAAS激活[11]。

总之,本研究结果提示:高盐摄入体内后,抑制循环中肾素—血管紧张素—醛固酮系统的活性,通过对血压和体内的神经体液调节产生影响,诱导心肌重构,从而对心脏功能产生影响,心率增快,收缩间期缩短,心室舒张末期压升高,心脏重构与心率呈正相关,本研究未提示心室存在顺应性下降。

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