慢性間歇低氧的實驗性研究天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科

陳寶元

間歇低氧的概念和特點慢性間歇低氧的實驗性研究間歇低氧的概念和特點間歇低氧是對持續(xù)低氧而言，任何低氧與正常氧的交替出現(xiàn)都可以被稱為間歇低氧。急性間歇低氧（Acuteintermittenthypoxia,AIH）：持續(xù)數(shù)分鐘或數(shù)小時。慢性間歇低氧（Chronicintermittenthypoxia,CIH）：持續(xù)數(shù)天或數(shù)周，乃至數(shù)年。睡眠呼吸暫停模式的低氧屬于典型的慢性間歇低氧。

間歇低氧的概念持續(xù)低氧與間歇低氧模式的比較正常氧和低氧交替出現(xiàn)，不管低氧程度多么嚴(yán)重，低氧解除后都會恢復(fù)到正常氧水平。發(fā)生頻率很高，一般在每小時5-100次之間，平均每2-5

分鐘發(fā)生一次。低氧程度嚴(yán)重、血氧變化幅度大，最低血氧飽和度可至

20%，正常氧與低氧間動脈血氧飽和度之差達(dá)30-70%。OSAHS特有，其它低氧性疾病所不具備和不能達(dá)到。睡眠呼吸暫停低氧模式間歇低氧的特點變異性很大，至少有十幾種不同具體模式變異因素有：時間范圍2-90天一天為1-12小時每次低氧持續(xù)的時間為30-120s伴或不伴高二氧化碳實驗性間歇低氧經(jīng)典的實驗性間歇低氧的輸氣模式不同實驗性間歇低氧的模式慢性間歇低氧，或睡眠呼吸暫停模式間歇性低氧睡眠結(jié)構(gòu)的破壞，睡眠剝奪胸腔壓力的異常變化主要和關(guān)鍵的損害機(jī)制為慢性間歇低氧阻塞性睡眠呼吸暫停主要病理損傷機(jī)制睡眠呼吸暫停模式間歇低氧的實驗性研究間歇低氧是否可以引發(fā)系統(tǒng)性損害？間歇低氧如何引發(fā)系統(tǒng)性損害？如何從系統(tǒng)損害的機(jī)制中發(fā)現(xiàn)干預(yù)措施？間歇低氧試驗性研究需要回答的問題

1992年Fletcher首次制造鼠的間歇低氧模型，證實間歇低氧引起平均動脈壓的持續(xù)升高。每天8小時、持續(xù)35天間歇低氧環(huán)境，Wistar鼠平均動脈壓升高13.7mmHg,對照組平均動脈壓未見改變。之后十幾年中，間歇低氧導(dǎo)致動物血壓持續(xù)升高被多個實驗證實。多數(shù)試驗設(shè)有對照組、證據(jù)可靠、重復(fù)性好。

FletcherE.JApplPhysiol,2001;90:1600-1605實驗性間歇低氧導(dǎo)致血壓持續(xù)升高42天間歇低氧大鼠平均動脈壓變化圖.導(dǎo)管法所測大鼠平均動脈壓變化*△▲*與實驗前自身比較：*P<0.01；與UC比較：△P<0.01；與SC比較：▲P<0.05袁志明等.中華結(jié)核和呼吸雜志,2003,26:569.袁志明等.中華結(jié)核和呼吸雜志,2004,27:577.頸動脈體對低氧的敏感性增強(qiáng)頸動脈體對低氧敏感性和興奮性增強(qiáng)的長期易化中樞和外周神經(jīng)的長期易化交感神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)的興奮性增強(qiáng)的偶聯(lián)作用間歇低氧如何引起血壓升高的？間歇低氧對頸動脈體的影響交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)和血管內(nèi)皮功能異常。交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)主要是通過頸動脈體感受器實現(xiàn)的，藥物阻斷或切除頸動脈體對間歇低氧的反應(yīng)性減低后消失。42天間歇低氧血漿腎上腺素水平變化圖.大鼠血漿腎上腺素水平變化△▲△▲與UC比較：△P<0.01；與SC比較：▲P<0.01袁志明等.中華結(jié)核和呼吸雜志,2003,26:569.袁志明等.中華結(jié)核和呼吸雜志,2004,27:577.42天間歇低氧血漿去甲腎上腺素變化圖.大鼠血漿去甲腎上腺素水平變化△▲△▲與UC比較：△P<0.01；與SC比較：▲P<0.01袁志明等.中華結(jié)核和呼吸雜志,2003,26:569.袁志明等.中華結(jié)核和呼吸雜志,2004,27:577.各組大鼠動脈收縮壓水平隨時間變化趨勢不同程度間歇低氧條件下大鼠血漿NE隨時間變化不同程度間歇低氧大鼠動脈收縮壓/血漿去甲腎上腺素（NE）變化趨勢天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室Peng,YJ.etal.JApplPhysiol2004;96:1236-1242.頸動脈體交感神經(jīng)活動(imp/s)比較10天間歇低氧引發(fā)頸動脈體對低氧的興奮性增強(qiáng)每天4小時一次性低氧每小時9次/每天8小時間歇低氧CHIH間歇低氧使頸動脈體的化學(xué)反射增強(qiáng)/壓力反射減弱Lai,CJ.etal.JApplPhysiol2006;100:1974.平均壓化學(xué)感受器壓力感受器Time(day)CutlerMJ.JApplPhysiol2004，96:754-761.

20min間歇低氧MSNA和180min后的MSNA間歇低氧導(dǎo)致肌肉交感神經(jīng)(MSNA)增強(qiáng)的長期易化（LTF)急性低氧刺激后在體與離體頸動脈體興奮性延續(xù)時間的觀察間歇低氧導(dǎo)致頸動脈體敏感性增強(qiáng)的長期易化（LTF)PengJY,etal.ProcNatlAcadSciUSA.2003;100:10073–10078.

Dick,TE.etal.ExpPhysiol2007;92:87-97間歇低氧交感神經(jīng)和膈神經(jīng)延持興奮的偶聯(lián)作用暴露間歇低氧后鼠腎上腺髓質(zhì)兒茶酚胺類物質(zhì)的內(nèi)流

KumarGK,etal.JPhysiol.2006;575,229.藥物或手術(shù)阻斷或切除頸動脈體、腎上腺髓質(zhì)和腎動脈,間歇低氧引發(fā)交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)和血壓升高反應(yīng)消失。BaoG,etal.JApplPhysiol1997,83:95-101.

間歇低氧的內(nèi)皮功能損害是系統(tǒng)性的，是OSAS患者心腦血管合并癥的重要病理學(xué)機(jī)制間歇低氧引發(fā)的氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)對血管內(nèi)皮的直接損傷間歇低氧損害血管舒縮功能，導(dǎo)致動脈粥樣硬化形成間歇低氧導(dǎo)致內(nèi)皮功能系統(tǒng)性損害

圖間歇低氧暴露鼠血漿NO含量變化△▲△▲與UC比較：△P<0.01；與SC比較：▲P<0.01間歇低氧對鼠血管舒縮功能的影響天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室★*△▲△★與UC比較：*P<0.05，△P<0.01；與SC比較：★P<0.05，▲P<0.01間歇低氧對鼠血管舒縮功能的影響圖間歇低氧暴露鼠血漿ET-1含量變化天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室TahawiZetal.JApplPhysiol.2001.90:2007–2013.間歇低氧導(dǎo)致鼠的血管擴(kuò)張作用減低Foster,G.E.etal.ExpPhysiol2007;92:51.間歇低氧導(dǎo)致高血壓發(fā)病機(jī)制示意圖系統(tǒng)性高血壓動脈粥樣硬化的形成間歇低氧對心肌組織的直接損傷間歇低氧對心臟的損傷A:間歇空氣+正常飲食C:間歇空氣+高膽固醇飲食

B:間歇低氧+正常飲食

D:間歇低氧+高膽固醇飲食Savransky

V，etal.AmJRespirCritCareMed2007,175:1290-1297.12周間歇低氧加高膽固醇飲食，鼠主動脈根部和降主動脈出現(xiàn)粥樣硬化病變損害間歇低氧暴露后，離體心臟30-min缺血，120-min在灌注，2組比較

35天間歇低氧暴露后鼠心肌梗塞面積增加Joyeux-FaureM.JApplPhysiol2005，98:1691-1696.*P<0.001.ParkAM,etal.JApplPhysiol2007,102:1806-1814.Effectsofintermittenthypoxiainducedmyocardialdamageinmice

(mmHg/s)**P<0.01+dp/dt和Vmax是反映心肌收縮能力的力學(xué)指標(biāo)，+dp/dt和Vmax均降低，顯示左心室收縮功能下降。**6周間歇低氧暴露對鼠心臟收縮功能的影響+dp/dtVmax**(musclelength/s)天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室-dp/dt和T值是反映心肌舒張能力的力學(xué)指標(biāo)，-dp/dt的減低和T值的增高顯示心肌舒展功能減退(ms)**6周間歇低氧暴露對鼠心臟舒張功能的影響(mmHg/s)-dp/dtT值****P<0.01天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室4周和8周間歇低氧暴露鼠心臟和心肌結(jié)構(gòu)的改變ChenLM,etal.ExpPhysiol2007,92:409–416.

LPO:Anindexofmyocardialtissueoxidativestress,totallipidperoxides.Figure：RelationshipbetweenLPOandLVfunction(LVfractionalshortening[LVFS]).ChenL,etal.AmJRespirCritCareMed.2005;172:915.氧化應(yīng)激反應(yīng)與心臟損害的相關(guān)性Singetal.發(fā)現(xiàn)在190位轉(zhuǎn)氨酶增高、影像學(xué)與病理診斷NAFLD患者中87人（46%）有OSA臨床癥狀。以肝臟活檢證實病情嚴(yán)重者伴有OSA癥狀的比率高達(dá)63%

.一項163確診的

OSA患者中，20%肝臟酶升高。

AHI>50是一個可靠地指標(biāo)預(yù)測肝臟酶升高(OR5.9)，而BMI(OR1.13)。.SinghH,etal.DigDisSci2005;50:2338-43.TanneF,etal.Hepatology2005;41:1290-6間歇低氧對肝臟的損傷組別例數(shù)AST（U/L）ALT（U/L）IA820.33±3.1318.74±1.33IH10828.77±2.20a19.03±2.06IH20837.13±2.46ab20.29±1.65IH30848.62±3.59abc25.44±2.61abcIH40850.89±1.96abc26.23±3.08abcP值<0.001<0.001表.不同頻率間歇低氧組血漿AST、ALT活性（）a示與IA組比較P<0.01,b示與IH10組比較P<0.01,c示與IH20組比較P<0.01。間歇低氧大鼠血漿AST和ALT增高，具有頻率依賴性天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室圖.不同間歇低氧程度大鼠血清ALT結(jié)果變化趨勢圖

間歇低氧導(dǎo)致的大鼠ALT升高具有低氧程度依賴性

天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室方差分析示F=111.275，P=0.00單純慢性間歇低氧8周出現(xiàn)大鼠肝細(xì)胞損傷圖.肝臟病理HE染色（400倍放大），A：示正常肝組織。B：示5%間歇低氧組第8周時出現(xiàn)肝損傷，肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)較正常減少，肝細(xì)胞核染色加深，有核固縮，細(xì)胞凋亡的趨勢。天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸科實驗室CIHcausedliverinjurywithanincreaseinserumALT(461±58U/lvs.103±16U/linthecontrolgroup;P<0.01)andAST(637±37U/lvs.175±13U/linthecontrolgroup;P<0.001).Histologyrevealedhepaticsteatosisinbothgroups,withmildaccentuationoffatstaininginmiceexposedtoCIH.AnimalsexposedtoCIHexhibitedlobularinflammationandfibrosisintheliver,whichwerenotevidentincontrolmice.CIHcausedsignificantincreasesinlipidperoxidationinserumandlivertissue;significantincreasesinhepaticlevelsofMOPandproinflammatorycytokinesIL-1_,IL-6,andTNF-a.SavranskyVetal.AmJPhysiolGastrointestLiverPhysiol.2007,293:G871–G877.A.對照組6周：正常鼠肝細(xì)胞。

B.

對照組9周：正常鼠肝細(xì)胞。C.髙脂組6周：

鼠肝細(xì)胞脂肪變性，細(xì)胞水腫。D.髙脂組9周：鼠肝細(xì)胞外周膠原纖維輕度增生.

E.髙脂間歇低氧組9周：鼠肝細(xì)胞脂肪變性，細(xì)胞水腫。炎細(xì)胞浸潤、局灶性壞死.

F.髙脂間歇低氧組9周：鼠肝細(xì)胞外周膠原纖維增生。SleepBreath，DOI10.1007/s11325-010-0370-3.A.對照組：鼠正常電鏡下肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)B.髙脂膳食組：6周，肝細(xì)胞漿內(nèi)大量脂肪滴，部分脂肪滴融合。C.髙脂膳食加間歇低氧組：6周,肝細(xì)胞漿內(nèi)大量脂肪滴,一些脂肪滴可見髓樣結(jié)構(gòu)，肝細(xì)胞核變小且不規(guī)則。

D.髙脂膳食加間歇低氧組：9