超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激对低压缺氧兔颏舌肌结构和功能影响的研究

发布时间：2018-11-21 06:48

【摘要】：阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, OSAHS)是睡眠时上气道间歇性部分或完全塌陷而反复发生呼吸暂停和(或)低通气[1],伴发打鼾、频繁的低氧血症、高碳酸血症及睡眠结构紊乱的一种临床综合征,可造成全身多系统损害,严重影响人类生活质量和寿命[2]。该病病因复杂,迄今为止尚未完全明确,可能系多种因素相互作用所致[3]。当前,无论是保守还是手术疗法,其疗效和患者依从性均不甚理想。因此,寻求一种疗效肯定、经济实用且操作简便的治疗方法便成为众多学者和OSAHS患者的迫切愿望。目前,上气道扩张肌收缩能力是决定OSAHS患者上气道开放与否的重要因素并已得到公认[4]。颏舌肌是最主要的上气道扩张肌,据临床和基础研究证实,其功能异常可导致上气道陷闭,并且是引发OSAHS的最主要原因之一[5]。因此,我们有理由相信改善颏舌肌功能是有效、合理治疗OSAHS的关键。骨骼肌可塑性强,多种外界刺激可致其肌纤维构成及其功能发生转变已是不争的事实[6],而模仿通常用来支配慢收缩肌的神经冲动方式发展而来的慢性低频电刺激(Chronic low frequency electrical stimulation, CLFS)就是有效手段之一[7]。本课题团队此前发现低频(10 Hz)及低频复合生理频率[(10+40)Hz]慢性电刺激可使低压缺氧兔颏舌肌类型呈现Ⅱa型向Ⅰ型的转变[8],进而提高其抗疲劳能力。但如果电刺激后肌纤维大多转变成Ⅰ型纤维,势必会对肌肉收缩力量、速率及应急能力造成影响,这显然不是临床治疗OSAHS所需的最佳肌纤维重构。为达到治疗和预防OSAHS的效果,可通过提高Ⅱa型肌纤维比例来实现,而这也是任何兼顾骨骼肌收缩力和耐力两方面诉求的临床应用的目标[9]。为此,我们利用低压缺氧方法,复制能够模拟OSAHS病理生理特点的低压缺氧兔模型,根据骨骼肌对电刺激的适应性改变规律[10, 11]以及早前研究基础[12],采用超低频(2.5 Hz)及超低频复合生理频率[(2.5+40)Hz]慢性电刺激颏舌肌,研究电刺激后低压缺氧兔颏舌肌肌纤维结构、代谢以及功能的变化情况,以期探寻出慢性变频电刺激治疗OSAHS的更佳频率模式,并为临床应用提供实验依据。本课题主要包括以下内容: 一、复制低压缺氧兔模型以模拟OSAHS疾病状态以及慢性电刺激动物模型的制备 1.采用低压缺氧法制备慢性低压缺氧兔模型。 2.观察低压缺氧兔动脉血气的变化。 3.采用RM6240 BD型多道生理信号采集处理系统观察低压缺氧兔睡眠呼吸气流的变化。 4.采用X线电子计算机断层摄影(Computed tomography,CT)技术观察低压缺氧兔上气道结构的变化。 5.按实验分组制备慢性电刺激动物模型。二、超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激对低压缺氧兔颏舌肌MHC亚型表达的影响的实验观察 1.采用Western印迹法分析各组兔颏舌肌MHC各亚型蛋白表达的变化。 2.采用半定量反转录聚合酶链反应(Reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)分析各组兔颏舌肌MHC各亚型mRNA表达的变化。三、超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激对低压缺氧兔颏舌肌肌浆网Ca2+-ATP酶[Sarco(endo)plasmic reticulum calcium adenosine triphosphatase,SERCA]活性、Ca2+摄取-释放功能及力学特征影响的实验观察 1.采用RM6240 BD型多道生理信号采集处理系统观察各组兔颏舌肌力学特征的变化。 2.采用定磷法测定各组兔颏舌肌SERCA活性的变化。 3.采用荧光光度测定法测定各组兔颏舌肌SR Ca2+摄取-释放动力学的变化。四、超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激对低压缺氧兔动脉血气、睡眠呼吸气流和咽部结构影响的实验观察 1.观察超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔动脉血气的变化。 2.采用RM6240 BD型多道生理信号采集处理系统观察超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔睡眠呼吸气流的变化。 4.采用CT扫描技术观察超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔上气道结构的变化。主要结果: 1.低压缺氧兔较正常对照组PaO_2和SaO_2均明显降低(P0.05),而PaCO_2则显著增高(P0.05)。 2.低压缺氧兔较正常对照组呼吸频率明显加快(P0.001)、呼吸时比明显增加(P0.05)、平均呼吸深度明显增加(P0.05)、AHI显著升高(P0.001)。 3.低压缺氧兔较正常对照组舌骨水平咽后壁明显增厚(P0.001)、上气道前后径和气道截面积明显减小(P0.01),软腭中点水平软腭厚度明显增加(P0.01)、上气道上下径明显减小(P0.001)。 4. Western印迹法显示,超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔MHCⅡa和MHCⅠ亚型比例明显增加(P0.05);MHCⅡb亚型比例明显减少(P0.05),其中超低频复合生理频率组较超低频组更为明显(P0.05)。 5. RT-PCR法显示,超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔颏舌肌MHC-Ⅰ亚型mRNA和MHC-Ⅱa亚型mRNA的表达明显增加(P0.05);MHCⅡb亚型mRNA表达明显降低(P0.05),其中超低频复合生理频率组较超低频组更为明显(P0.05)。MHC-Ⅱx亚型mRNA的表达在四个实验分组之间的差异无统计学意义(P0.05)。 6.超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔颏舌肌收缩力、抗疲劳能力明显提高(P0.05),其中超低频复合生理频率组较超低频组更为明显(P0.05)。 7.超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔颏舌肌SERCA活性明显提高(P0.05),且高于超低频组(P0.05)。 8.超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔颏舌肌SR Ca~(2+)摄取-释放速率加快、摄取-释放量增加(P0.05),其中超低频复合生理频率组较超低频组更为明显(P0.05)。 9.超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔PaO_2明显提高(P0.05),PaCO_2明显降低(P0.05),SaO_2无明显变化(P0.05)。 10.超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔呼吸频率均明显减慢(P0.05),且超低频复合生理频率组较超低频组更为明显(P0.05);呼吸时比明显减低(P0.05)、平均呼吸深度明显减轻(P0.05),AHI显著降低(P0.05)。 11.超低频及超低频复合生理频率慢性电刺激后低压缺氧兔舌骨水平上气道前后径、气道截面积均有所增加、咽后壁有所变薄,但均无显著统计学差异(P0.05);软腭中点水平上气道上下径均有所增加、软腭厚度均有所减小,但无显著统计学差异(P0.05)。全文结论: 1.低压缺氧方法可用于建立慢性低压缺氧兔模型,其病理及病理生理学改变能较好模拟OSAHS疾病状态。 2.超低频复合生理频率慢性电刺激可更明显的使低压缺氧兔颏舌肌肌纤维发生Ⅱb型向Ⅱa和Ⅰ型的转变,这种变化可能是导致颏舌肌收缩性能发生相应改变的结构基础。 3.超低频复合生理频率慢性电刺激可更明显的提高低压缺氧兔颏舌肌的收缩力、抗疲劳能力以及SERCA活性,增强SR Ca~(2+)摄取-释放功能,这种变化可能缘于慢性电刺激所致的肌纤维类型转变及其相应MHC亚型合成改变。 4.超低频复合生理频率慢性电刺激颏舌肌可纠正低压缺氧兔的低氧血症和高碳酸血症,使低压缺氧兔呼吸频率减慢、呼吸深度变浅、AHI降低,轻度改善其呼吸节律和气流波形紊乱程度,可能与电刺激所致的颏舌肌肌纤维类型重构、SERCA活性、SR Ca~(2+)摄取-释放能力增强等有关。 5.超低频复合生理频率慢性电刺激有望成为一种针对OSAHS的新的治疗手段,但在临床上的具体应用还有待进一步研究。
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【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R766

【参考文献】