遙控測壓技術(shù)應(yīng)用和血壓波動(dòng)性遺傳學(xué)研究.pdf

1、最近十幾年,血壓研究中采用遙控測壓技術(shù)是一個(gè)重要進(jìn)展。該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于幾乎所有的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。美國心臟學(xué)會(huì)(AHA)在2005年的動(dòng)物血壓測量指南中明確推薦遙控測壓方法適用于血壓波動(dòng)性測量。我們的實(shí)驗(yàn)中也采用遙控測壓技術(shù)來獲取血壓波動(dòng)性表型數(shù)據(jù)。遙控測壓探頭作為該技術(shù)的核心元件,其穩(wěn)定性是否可靠對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。在實(shí)驗(yàn)中觀察到隨時(shí)間推移,遙控測壓探頭定標(biāo)參數(shù)[零點(diǎn)漂移值(offset)和壓力敏感度(scale)]會(huì)發(fā)生變化,為了準(zhǔn)確校

2、正數(shù)據(jù),在每次植入實(shí)驗(yàn)前和取出測壓探頭后應(yīng)立即對(duì)測壓探頭進(jìn)行定標(biāo)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中,VanVliet等發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對(duì)測壓探頭定標(biāo)參數(shù)有影響。通常將遙控測壓探頭導(dǎo)管植入大鼠腹主動(dòng)脈,術(shù)后大鼠恢復(fù)到正常狀態(tài)所需時(shí)間,取決于麻醉的種類、手術(shù)的程度和大鼠品系,利用不同的評(píng)估指標(biāo)確定Sprague-Dawley大鼠完全恢復(fù)所需時(shí)間為3到12天。盡管已發(fā)現(xiàn)溫度可影響測壓探頭的定標(biāo),但是測壓探頭的零點(diǎn)漂移值和壓力敏感度在常溫25℃和接近生理溫度的37℃下

3、的具體變化情況還未見報(bào)道。此外,現(xiàn)在還沒有自發(fā)性高血壓大鼠SHR測壓探頭植入術(shù)后恢復(fù)時(shí)間的研究報(bào)道。 血壓波動(dòng)性(blood pressure variability,BPV)是隨血壓動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的新概念。含義是,血壓不是恒定的,而是連續(xù)可變的,這種變化程度稱為BPV。初期小規(guī)模臨床觀察顯示,血壓和BPV均與高血壓患者的器官損傷相關(guān),均可預(yù)測高血壓患者的器官損傷。在自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hyp

4、ertensive rats,SHR)研究中,證實(shí)了這一現(xiàn)象。隨后,在確認(rèn)去竇弓神經(jīng)大鼠為單純性BPV升高(不伴有持續(xù)高血壓)動(dòng)物模型基礎(chǔ)上展開研究。直接證明BPV升高(即血壓不穩(wěn)定)可導(dǎo)致心、腎、腦、血管等多個(gè)終末器官損傷。首次發(fā)現(xiàn)高BPV因素與高血壓因素的敏感器官可以不同,BPV的較敏感器官為主動(dòng)脈等大血管,高血壓的較敏感器官為左心室和組織內(nèi)小血管,從而,明確指出高BPV是心血管損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(不依賴于高血壓因素)。在一項(xiàng)研究中

5、,闡明高BPV在心血管損傷中的意義至少和高血壓同等重要。同時(shí),幾項(xiàng)大規(guī)模臨床研究結(jié)論與我們實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果不謀而合。例如,1542例總體人群8.5年的隨訪研究表明,BPV是總體人群心血管死亡的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo),BPV升高可使總體人群心血管死亡可能性增加2-3倍。 以上我們實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究和國外大規(guī)模臨床研究均提示BPV升高是獨(dú)立而重要的心血管危險(xiǎn)因子。鑒于此,我們提出降低BPV(即穩(wěn)定血壓)可作為心血管疾病防治新策略。那么如何降

6、低BPV?重要的途徑是發(fā)展能降低BPV的藥物。但是,這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),因?yàn)锽PV的分子基礎(chǔ)目前不清楚。因此,為了發(fā)展本身能降低BPV的藥物,需要研究BPV的基因調(diào)控機(jī)制。研究策略之一就是通過對(duì)BPV表型遺傳研究篩選相關(guān)調(diào)控染色體部位,確認(rèn)調(diào)控基因以及功能作用途徑。 本課題主要開展了以下研究：(1)首先研究了測壓探頭在25℃和37℃兩個(gè)溫度下定標(biāo)情況,并在SHR及其正常對(duì)照WKY大鼠上比較了探頭植入術(shù)后7天與14天的血流動(dòng)力學(xué)指

7、標(biāo)和活動(dòng)度,以確定SHR術(shù)后恢復(fù)時(shí)間。(2)采用雜交動(dòng)物模型,在親本(WKY & SHR)、F1、F2子代大鼠上測量BPV表型,計(jì)算BPV表型遺傳決定度,估算影響B(tài)PV的基因座數(shù)目。(3)對(duì)大鼠左右心室分別稱重,計(jì)算心室肥厚指數(shù),與所得血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行兩兩相關(guān)分析和多元回歸分析。 第一部分：大鼠遙控測壓技術(shù)應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)一 在一年期間內(nèi),測定了探頭在25℃和37℃時(shí)零點(diǎn)漂移值和壓力敏感度。在兩個(gè)不同溫度下,開始時(shí),

8、測壓探頭的零點(diǎn)漂移值之間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而壓力敏感度之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；一年后,測壓探頭的零點(diǎn)漂移值之間、壓力敏感度之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。一年中,隨著使用時(shí)間和次數(shù)增加,測壓探頭的零點(diǎn)漂移值向負(fù)值發(fā)展(從-8.0±1.3 mmHg到-14.8±1.6 mmHg),壓力敏感度變化不大(從2.44±0.3％到1.84±0.2％)。 實(shí)驗(yàn)二 SHR及其正常對(duì)照Wistar-Kyoto(WKY)大鼠在探頭植入術(shù)后第7天和第

9、14天分別記錄22小時(shí)血流動(dòng)力學(xué)和活動(dòng)度指標(biāo)。WKY、SHR的活動(dòng)度和晝夜活動(dòng)度差值在第14天與第7天之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但收縮壓、舒張壓和平均動(dòng)脈壓在第14天的測量值高于第7天,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；SHR的收縮壓波動(dòng)性、舒張壓波動(dòng)性、晝夜心率差值在第14天的測量值高于第7天,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而WKY的這些指標(biāo)在第14天與第7天之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 第二部分：大鼠血壓波動(dòng)性遺傳學(xué)研究 實(shí)驗(yàn)一 遺傳學(xué)研究動(dòng)物選用。已知

10、自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)與Wistar-Kyoto大鼠(WKY)的血壓波動(dòng)性表型差異明顯。因此,本研究以SHR和WKY大鼠作為研究親代動(dòng)物。12-14周齡親代動(dòng)物血壓選擇標(biāo)準(zhǔn)為收縮壓SHR>150 mmHg,WKY<150 mmHg。 雜交動(dòng)物繁殖。雄性SHR與雌性WKY大鼠1:2交配獲得F1子代,F1子代雄性與雌性隨機(jī)兄妹交配產(chǎn)生F2子代。交配周齡均為12-14周,每窩數(shù)量在11-15只的動(dòng)物方用于繁殖子代。采用26-30周

11、齡雄性動(dòng)物進(jìn)行血壓波動(dòng)性表型測量。最終所得樣本量為：17例SHR、19例WKY、29例F1、167例F2。 實(shí)驗(yàn)二 血壓波動(dòng)性表型測量。采用目前最先進(jìn)的血壓遙控測量技術(shù),在清醒自由活動(dòng)大鼠上記錄28小時(shí)表型值。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在環(huán)境控制室(23±1℃,光照：黑暗=12小時(shí):12小時(shí),濕度：50±5％)預(yù)適應(yīng)2周,再進(jìn)行血壓波動(dòng)性表型測量。廣義遺傳決定程度(degree of genetic determination, DG

12、D)計(jì)算公式:DGD=(VT-VE)/VT(其中VT代表環(huán)境變異加上遺傳變異,即F2子代表型總變異；VE代表環(huán)境變異,即親本SHR、WKY與F1子代表型變異平均值)。分別計(jì)算出BPV和其他血流動(dòng)力學(xué)表型的遺傳決定程度。收縮壓波動(dòng)性、舒張壓波動(dòng)性、平均動(dòng)脈壓波動(dòng)性、脈壓波動(dòng)性的遺傳決定度分別為50％、57％、60％、48％,理論推測影響B(tài)PV的數(shù)量性狀基因座(QTL)數(shù)目分別為1.2、0.5、0.7、0.6;收縮壓、舒張壓、平均動(dòng)脈壓、脈

13、壓的遺傳決定度分別為52％、34％、46％、62％,QTL數(shù)目分別為3.0、3.4、3.2、1.4。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究,包括基因型檢測和遺傳關(guān)聯(lián)分析,正在與美國合作,尋找調(diào)控BPV的QTL。 第三部分 大鼠左心室肥厚指數(shù)與血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)相關(guān)分析。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在表型測量后,麻醉處死,取出心臟,放入中性甲醛溶液保存。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),對(duì)左右心室分別進(jìn)行稱重。包括血壓波動(dòng)性在內(nèi)的所有血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)與左心室肥厚指數(shù)(左心室重/體重)進(jìn)

14、行單因素回歸分析和多元回歸分析。多元回歸顯示,只有血壓因素對(duì)左心室肥厚有顯著影響,在F1子代大鼠上,舒張壓對(duì)左心室肥厚指數(shù)提供35.1％的影響；在F2子代大鼠上,收縮壓對(duì)左心室肥厚指數(shù)提供28.3％的影響。 結(jié)論： 1.為了獲得準(zhǔn)確可靠的SHR血壓數(shù)據(jù),需要對(duì)遙控測壓探頭進(jìn)行定標(biāo),而且應(yīng)該在接近生理溫度的37℃下進(jìn)行定標(biāo)。SHR在術(shù)后第14天時(shí)恢復(fù)得更好,在此時(shí)測量血流動(dòng)力學(xué)比較合適。 2.BPV的遺傳決定度高于

15、BP,而可能影響B(tài)PV的QTL數(shù)少于BP。收縮壓波動(dòng)性、舒張壓波動(dòng)性、平均動(dòng)脈壓波動(dòng)性、脈壓波動(dòng)性的遺傳決定度分別為50％、57％、60％、48％,理論推測QTL數(shù)分別為1.2、0.5、0.7、0.6。收縮壓、舒張壓、平均動(dòng)脈壓、脈壓的遺傳決定度分別為52％、34％、46％、62％,QTL數(shù)分別為3.0、3.4、3.2、1.4。 3.大樣本實(shí)驗(yàn)證實(shí),左心室肥厚的主要決定因素為血壓。在F1大鼠上左心室肥厚指數(shù)的變異中有35.1％可