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研究背景及目的:
众所周知,卒中是一类严重影响人类健康的常见病、多发病,是三大致死病因之一,同时也是最重要的致残性疾病,而且大约40%的患者会复发或再发。高血压是脑卒中最重要的独立危险因素,所致的各级脑动脉结构损害是脑卒中发生的病理基础,减轻脑血管结构损害可有效预防脑卒中。
高血压基本的血流动力学异常,是由于小血管壁结构的改变所致的血管内径减小,而引起的外周阻力持续增加,称为血管重塑。高血压所致的脑血管结构改变主要包括管腔狭窄、壁腔比改变和微小动脉立体构筑稀疏,随之产生血管功能异常。血管重塑既是高血压的重要病理变化,又是高血压维持和恶化的结构基础。血管重塑与内皮细胞功能障碍,血管平滑肌细胞(VSMC)增生、肥大、重排、细胞表型的转化和细胞外基质增加有关。
微循环是直接为神经元提供营养代谢物质的部位,同时也起着治疗时将药物带至受损部位的作用。当上游较大脑血管受损时,微循环也会继发性地发生结构和功能的改变,这在脑损伤机制中起重要作用,因此,及时改善高血压时的微循环损害,在卒中的防治中起着关键性的作用。
以往研究绝大部分是以自发性高血压大鼠 (spontaneously hypertensive ratsSHR)为模型进行的,该模型在很多程度上受遗传因素的影响,其血管结构改变不是单纯由高血压引起。而易卒中型肾血管性高血压大鼠(Stroke-pronerenovascular hypertensive rats RHRSP) 无遗传局限性,其血管损害纯粹由高血压因素引起,在研究高血压性血管损害方面有其优越性。
已有临床试验发现,ACEI、AT-1受体拮抗剂、长效的钙通道拮抗剂治疗一年,能校正高血压患者的小动脉结构和内皮功能障碍。然而,β-肾上腺受体拮抗剂无此作用。虽然控制血压是阻止血管重塑的一个因素,但是有研究显示血管结构不仅仅受血压影响,而且血管重塑存在不依赖于血压增高的新机制。中药提取物作为药物是中药现代化目标之一,已有研究显示:麝香酮可明显改善血管内皮舒张功能异常,该药成本低、毒副反应少,同时可扩张血管、增加心肌血流量。芦荟大黄素是从芦荟中提取的活性成分葸醌类衍生物之一,具有多种药理作用,以往的研究发现,它是一种强平滑肌细胞增殖抑制剂,这种药理作用在体内可能有利于减轻平滑肌细胞的增殖,而平滑肌细胞增殖是高血压阻力血管重塑的关键因素。
本实验研究血管结构变化与血压水平的关系,系统地观察RHRSP在高血压形成的不同时期血压的变化,及术后12周,血浆ET、大脑中动脉α-SM-actin分布及脑微循环的变化。观察麝香酮、芦荟大黄素治疗对血压、血浆ET及脑血管重塑的影响,为中药提取物防治高血压、脑卒中提供客观的实验依据。
方法:
1.实验动物模型制备及血压测量选用鼠龄60~90天、体重80~100g的雄性SD大鼠85只,随机将其中70只用双肾双夹法复制成RHRSP模型。另外15只除不上银夹外,其余处理同手术组,作为假手术组。术前3天经尾动脉测量清醒状态下收缩压作为基础血压,术后每2周测血压1次。
2.实验动物分组及给药:
将造模成功(肾动脉术后8周血压≥20.0KP,且血压稳定增高者)的48只大鼠随机分成四组:麝香酮组(100mg/kg·d)、芦荟大黄素高剂量治疗组(0.5mg/kg.d)、芦荟大黄素低剂量治疗组(0.25mg/kg·d)和高血压组,每组12只。另外12只作为假手术组。麝香酮、芦荟大黄素治疗组于术后第9周开始给药,同时假手术组和高血压组大鼠以1ml/100g生理盐水灌胃,1次/d,连续4周。
3.内皮素(ET)标本采集及病理观察术后12周末的各组大鼠,抽取静脉血分离血浆,测内皮素(ET)水平。并灌注固定后,取右侧大脑中动脉中段(3mm),作病理观察:(1)常规制备石蜡切片,HE染色,光镜观察;(2)以α-SM-actin作为血管平滑肌的标志来观察MCA的血管重塑:图像分析染色阳性的MCA中膜外缘所围面积和直径,管腔面积和内径,中膜VSMC阳性染色面积。另透射电镜观察项叶皮质微循环结构的变化。
4.统计学分析统计术前及术后第2、4、6、8、10及12周血压;术后12周血浆中ET的水平;大脑中动脉的管径、中膜平滑肌面积、壁腔比。全部数据用SPSS for windows11.0 统计软件分析。血压资料作Bartlett球形检验和重复测量数据的多元方差分析,余数据作组内和组间方差分析和 LSD-t 检验,观察其统计学意义,P<0.05时有显著性差异。
结果:
1.血压变化
五组大鼠各时期血压比较:假手术组血压12周内基本维持在13.08±1.12-15.72±1.36(KPa);高血压组自第2周起与假手术组比较有显著性差异(P<0.05);RHRSP治疗组和非治疗组血压在肾动脉狭窄术后8周内差异无统计学意义(P>0.05),但均显著高于假手术组(P<0.05)。第12周末,麝香酮、芦荟大黄素低剂量治疗组血压低于高血压组,前者(P<0.05),后者(P>0.05),但仍显著高于假手术组(P<0.01)。
2.血浆内皮素(ET)含量变化术后12周,高血压组ET含量与假手术组相比,差异有显著性(P<0.001)。麝香酮、低剂量芦荟大黄素治疗组ET含量降低,与高血压组相比差异有显著性(P<0.05);而与假手术组相比,差异无显著性(P>0.05)。高剂量芦荟大黄素治疗组ET含量与假手术组相比,差异有显著性(P<0.05);与高血压组相比,差异无显著性(P>0.05)。
3.大脑中动脉病理形态学改变术后12周,假手术组大鼠大脑中动脉(MCA)内皮完整,呈扁平状;中膜SMC呈梭型,排列紧密。高血压组可见大脑中动脉不同程度的管壁增厚及管腔狭窄;部分内皮细胞变性、脱落;中膜SMC排列紊乱,可出现片状坏死SMC。麝香酮组、芦荟大黄素低剂量组未见MCA明显结构破坏,管腔轻度狭窄;内皮细胞肿胀较高血压组轻;中膜SMC排列稍不整。芦荟大黄素高剂量组见内皮细胞肿胀明显,中膜SMC排列紊乱,细胞失去正常形态。
4.以α-SM-actin作为血管平滑肌标志,观察大脑中动脉结构参数的变化术后12周,高血压组与假手术组血管外径、管腔内径和壁腔比值相比,差异有显著性(P<0.05)。麝香酮组、低剂量芦荟大黄素组血管外径、管腔内径均大于高血压组,壁腔比值小于高血压组,差异有显著性(P<0.05),但与假手术组相比,差异无显著性(P>0.05)。α-SM-actin染色后中膜平滑肌面积在RHRSP各治疗组和非治疗组中无显著差异(P>0.05),但与假手术组相比均缩小,差异有显著性(P<0.05)。
5.大脑皮质微循环形态学改变假手术组,微血管在光镜、电镜下,血管形态规则,结构完整多呈圆形,管腔干净无沉积物,内皮细胞和基底膜形态完整连续。高血压组微血管形态结构受损,可见不同程度的管腔变形、狭窄,部分管腔内沉积物存在,及微栓子堵塞血管。内皮细胞水肿、空泡形成,基底膜连续性中断;管周间隙增宽。麝香酮、低剂量芦荟大黄素治疗组,多数RHRSP脑内仍可见微血管内皮细胞水肿、少量空泡形成,基底膜不规则;胶质细胞足突水肿等病变,但总体上较高血压组轻。
结论:
1.RHRSP术后12周,血压明显升高,血浆内皮素(ET)水平明显增高,提示存在内皮功能障碍。
2.RHPSP术后12周,大脑中动脉血管平滑肌细胞(VSMC)α-SM-actin的表达呈下降趋势,提示在高血压作用下大脑中动脉VSMC发生表型转化,由收缩型转为增殖型,存在血管重塑。
3.麝香酮治疗4周后可轻度降低RHRSP的收缩期血压(SBP),降低血浆ET水平,使大脑中动脉血管平滑肌细胞(VSMC) α-SM-actin的表达增加,提示麝香酮可改善其血管内皮功能,并能一定程度上改善大脑中动脉(MCA)血管重塑。
4.低剂量芦荟大黄素治疗 4 周后可轻度降低RHRSP血浆ET水平,使大脑中动脉血管平滑肌细胞(VSMC)α-SM-actin的表达增加,提示其可轻度减轻平滑肌细胞的增殖,并具有一定的改善大脑中动脉(MCA)血管重塑的作用。但其无降压作用,说明血管重塑存在不依赖于血压增高的新机制。
5.RHPSP术后12周,存在有多种形式的微循环受损如内皮损伤、基底膜破坏、管腔狭窄、闭塞等,这些微循环的损伤也极有可能是微梗塞形成的基础。麝香酮及低剂量芦荟大黄素治疗可一定程度上减轻微血管损害,改善微循环。