2. 山西医科大学药理学教研室, 太原 030001
2. Department of Pharmacology, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi, China
高血压的发生与年龄关系密切。随着年龄增长,血管会发生结构和功能的改变,经历血管重塑、僵硬度增加及内皮功能障碍等过程,在细胞水平上表现为内皮细胞损伤、细胞外基质成分比例改变、纤维化及钙化等,这些改变会因高血压而加剧[1-2]。高血压引起的血管重塑涉及机体所有脏器,其中脑组织结构及功能的损害与老年人认知和记忆功能的下降有关[3]。认知功能下降是老年人大脑退行性变的结果,也是导致其生活质量差的重要原因[4]。关于老年高血压患者血压相关指标与其认知功能的关系尚未形成统一观点,有学者认为血压控制良好的老年高血压患者认知功能下降与其血压变异程度呈正相关[5],也有学者认为高血压持续时间是老年高血压患者认知功能下降的重要因素[6],还有研究发现中年时非高血压人群进入老年阶段后出现血压下降也是认知障碍的一个预测因素[7]。
在老年高血压患者的血压管理中,血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin-converting enzyme inhibitor,ACEI)及血管紧张素受体阻断剂(angiotensin receptor blocker,ARB)是临床常用的药物,这两类药物均对高血压患者的认知功能减退有一定的预防作用,但ARB在预防痴呆方面较ACEI更有优势[8]。Moran等[9]也曾观察到服用ARB类药物的老年高血压患者脑萎缩较服用ACEI类药物者慢。研究发现,ACEI、ARB类药物单独使用或两者联用3~12个月后可出现不同程度的血浆醛固酮水平升高,即醛固酮逃逸现象,会削弱其降压效果,因此,醛固酮受体拮抗剂可作为降压治疗的“附加”疗法,特别是对于难治性高血压、伴有器官损害的高血压和超重高血压患者具有重要意义[10]。本研究以老年自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat,SHR)为研究对象,探讨ARB类药物氯沙坦联合醛固酮受体拮抗剂螺内酯对SHR血压、脑血管功能及认知功能的影响。
1 材料和方法 1.1 动物分组及干预30周龄雄性SHR 18只、Wistar-Kyoto(WKY)大鼠6只,体重304~355 g,SPF级,购自北京维通利华实验动物技术有限公司[实验动物生产许可证号:SCXK(京)2016-0011]。适应性饲养4周后,将18只SHR随机分为SHR氯沙坦组、SHR氯沙坦联合螺内酯组和SHR对照组,每组6只,SHR氯沙坦组给予氯沙坦20 mg/(kg·d),SHR氯沙坦联合螺内酯组给予氯沙坦20 mg/(kg·d)+螺内酯10 mg/(kg·d),SHR对照组给予等体积的生理盐水。WKY大鼠作为阴性对照组,给予等体积生理盐水。给药方式为灌胃给药,每天1次,连续给药4周。
1.2 尾动脉血压检测药物干预前后使用无创尾套法定期测量并记录大鼠清醒、安静状态的尾动脉血压,重复测量3次,取平均值记为当次血压水平。
1.3 Y-迷宫实验给药4周后,用Y-迷宫评估大鼠的空间记忆能力。实验装置由呈现“ Y ”字型的3个支臂组成,分别为A、B和C臂,每个支臂长60 cm、高18 cm、宽10 cm,臂间交叉呈120°角。实验操作时,每次将1只大鼠放入固定某臂的末端,容许其自由进出3个臂。在5 min内,记录大鼠进臂总次数及进臂顺序。实验过程中保持环境安静,并在每只大鼠实验结束后彻底清除Y-迷宫内残余的气味,以免对其他大鼠的实验结果产生干扰。大鼠连续进入3个不同的臂被定义为1次正确交替反应,记录正确交替反应次数,用自发交替反应率反映大鼠的空间记忆能力,计算公式:自发交替反应率(%)=正确交替反应次数/(进臂总次数-2)×100%。
1.4 血管收缩和舒张功能测定Y-迷宫实验结束后处死大鼠,立即取脑,转移至4 ℃ pH 7.4的羟乙基哌嗪乙磺酸(hydroxyethyl piperazine ethanesulfonic acid,HEPES)溶液中,在显微镜下立即分离基底动脉,剪下长度约为2 mm的动脉血管环。在血管环中穿入2根直径为40 μm的钨丝,固定在Multi Myograph system-610M浴槽(丹麦Danish Myo Technology A/S公司)内的传感器上,溶液更换为K-H液5 mL,持续通入95% O2与5% CO2混合气体并恒温保持37 ℃。每隔15 min更换1次浴槽内液体,稳定60~90 min后,以60 mmol/L KCl溶液预收缩,检测血管活性。将预收缩幅度<2 mN或收缩无法维持的血管舍弃。再稳定60 min后,以浓度梯度为20、40、60、80、100 mmol/L的KCl溶液收缩血管,以WKY组在100 mmol/L KCl溶液条件下收缩幅度的平均水平为100%,获得收缩曲线,检测血管收缩功能;再分别以60 mmol/L KCl溶液和0.3 μmol/L U46619(血栓素A2类似物)预收缩血管,待血管稳定后,向浴槽中分别依次加入浓度为1×10-7、1×10-6、1×10-5、1×10-4、1×10-3、0.01、0.1 mmol/L的乙酰胆碱(acetyl choline,Ach)溶液及1×10-5、1×10-4、1×10-3、0.01、0.1 mmol/L的硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)溶液5 mL舒张血管,获得舒张曲线(Ach通过血管内皮作用舒张血管,当血管内皮功能受损时血管无明显舒张反应,而SNP直接通过肌源性机制作用,二者相对比可检测血管内皮依赖的舒张功能及肌源性舒张功能)。每次加入某一浓度的药品后,均需待血管达到稳定平台后再加入下一浓度。每两个曲线之间血管均在K-H液中稳定约30 min。实验过程如图 1所示。得到的数据通过LabChart 7曲线进行处理。
1.5 统计学处理
采用GraphPad prism 6.01软件进行统计学分析。正态分布的计量资料以x±s表示,多个样本均数间的比较采用单因素方差分析,采用Tukey法进行两两比较。检验水准(α)为0.05。
2 结果 2.1 各组大鼠血压变化情况由图 2可见,药物干预前,SHR对照组、SHR氯沙坦组、SHR氯沙坦联合螺内酯组大鼠收缩压差异无统计学意义(P>0.05),但均高于WKY大鼠对照组(P<0.05);药物干预后,SHR氯沙坦组和SHR氯沙坦联合螺内酯组大鼠收缩压均低于SHR对照组(P<0.05),SHR氯沙坦联合螺内酯组大鼠收缩压低于SHR氯沙坦组(P<0.05),SHR氯沙坦联合螺内酯组大鼠与WKY大鼠对照组收缩压差异无统计学意义(P>0.05);SHR对照组大鼠收缩压与给药前相比无明显变化,而SHR氯沙坦组、SHR氯沙坦联合螺内酯组大鼠收缩压均较给药前降低(P<0.05)。
2.2 各组大鼠Y-迷宫实验结果
实验过程中,各组大鼠进臂总次数差异无统计学意义(P>0.05,图 3A)。以自发交替反应率作为评价大鼠空间记忆功能的指标,可见SHR对照组大鼠自发交替反应率与WKY大鼠对照组相比差异无统计学意义(P>0.05),SHR氯沙坦组大鼠自发交替反应率低于SHR对照组(P<0.05),SHR氯沙坦联合螺内酯组大鼠自发交替反应率低于其他3组(P均<0.05,图 3B)。
2.3 各组大鼠基底动脉血管舒缩功能
用浓度为20、40、60、80、100 mmol/L的KCl溶液刺激大鼠离体基底动脉血管环收缩,以WKY大鼠对照组在100 mmol/L KCl溶液条件下收缩幅度的平均值为100%计算各组SHR的血管收缩强度,可见SHR对照组大鼠基底动脉在60 mmol/L KCl溶液干预时收缩强度最大,在40 mmol/L氯化钾溶液中SHR对照组收缩强度大于WKY大鼠对照组(P<0.05),但在80、100 mmol/L KCl溶液干预下的收缩强度低于WKY大鼠对照组(P<0.05);SHR氯沙坦组在40 mmol/L KCl溶液干预时收缩强度即达到较高水平,之后随KCl溶液浓度升高血管收缩强度呈持续上升趋势,在80、100 mmol/L KCl溶液干预下的收缩强度均高于SHR对照组(P<0.05);SHR氯沙坦联合螺内酯组血管收缩强度随KCl溶液浓度升高呈持续上升趋势,但血管收缩效应明显降低,在40、60、80 mmol/L KCl溶液干预下的收缩强度均低于SHR对照组(P<0.05),100 mmol/L KCl溶液干预时与SHR对照组相比差异无统计学意义(P>0.05,图 4A)。
用0.3 μmol/L U46619刺激血管收缩后分别以浓度为1×10-7、1×10-6、1×10-5、1×10-4、1×10-3、0.01、0.1 mmol/L的Ach溶液和1×10-5、1×10-4、1×10-3、0.01、0.1 mmol/L的SNP溶液舒张血管,以各组血管在0.3 μmol/L U46619条件下预收缩幅度的平均值为100%计算各组SHR的血管舒张强度,可见SHR对照组基底动脉血管环经Ach干预后血管舒张强度无明显改变,SHR氯沙坦组和SHR氯沙坦联合螺内酯组经Ach溶液干预后血管舒张强度与SHR对照组相比无明显改善(图 4B);各组大鼠基底动脉血管经SNP溶液干预后,舒张强度均无明显差异(图 4C)。
3 讨论老年人中高血压人群数量庞大,年龄增长和持续的高血压影响靶器官的结构和功能,与患者的预后密切相关。认知功能是大脑高级神经活动的重要表现,与脑组织的供血、供养有关。老年人认知功能呈退行性改变,长期可导致其自理能力下降,而高血压会加重或导致认知障碍,这可能与脑血流灌注不足有关[11]。关于高血压与认知功能的关系尚无定论,主要观点包括高血压的暴露与认知障碍有关、两者呈“ U ”型相关或两者无关[12]。Muela等[13]研究表明,高血压人群发生认知障碍的风险较高,年龄、高血压分级和受教育程度是高血压患者认知功能障碍的重要预测因子。高血压对脑组织的损伤机制尚不明确,可能与动脉粥样硬化斑块形成进而导致脑血管结构发生改变有关;同时脑皮质下小动脉闭塞会对相应的功能区产生影响[14]。老年人群可见大脑皮质毛细血管数量减少,基底膜增厚、纤维化,以及白质改变,这些与衰老相关的异常改变会对脑循环产生不利影响,导致静息脑血流量减少,并进一步导致脑调控功能障碍,这一过程在高血压患者中进一步强化[15]。Corrada等[16]曾在90岁以上的老年高血压患者中观察到血压升高对痴呆的发生具有一定的预防作用,这与以往在70~80岁老年人中观察到的现象相反,说明老年高血压患者发生痴呆的风险及血压水平与痴呆发生的关系可随年龄增长而发生改变。
现有的研究表明醛固酮在心血管系统及靶器官有致纤维化作用[17],在高血压人群的血压管理中可联合抗醛固酮治疗,协助控制血压的同时改善靶器官纤维化。老年高血压人群具有动脉硬化明显、脆性增加、血压变异性大等特征[18-19],联合抗醛固酮治疗对其认知功能的影响尚缺乏有力证据。Hajjar等[20]在临床上观察到高醛固酮水平与静息脑血流速度减慢、脑血管对CO2的反应性降低及脑血管的直立性反应减弱相关,进而影响老年高血压患者的认知功能。Sontag等[21]在对SHR的空间记忆能力的研究中发现,SHR与WKY大鼠相比较,其空间记忆及参照记忆能力均无明显损伤,但若考虑到活动能力这一混杂因素,SHR可以表现出空间记忆及参照记忆能力优于WKY大鼠。本研究观察到各组大鼠在相同时间内进臂总次数无明显差异,可以基本排除活动能力对实验结果的影响。实验结果显示SHR对照组大鼠的认知功能与WKY大鼠对照组相比无明显差异,而SHR氯沙坦联合螺内酯组血压明显下降,且认知功能也出现下降。在血管收缩功能方面,SHR对照组大鼠基底动脉在低浓度KCl溶液中收缩反应与WKY大鼠对照组相比更强,而在高浓度KCl溶液中收缩反应减弱;单独使用氯沙坦干预能够增强大鼠基底动脉收缩反应,而联合使用氯沙坦与螺内酯可使血管收缩反应明显减弱。在血管舒张功能方面,氯沙坦单独使用及与螺内酯联合使用对SHR大鼠血管舒张反应均无明显影响。综合分析各组大鼠的血压水平、基底动脉功能及认知功能,我们认为SHR氯沙坦联合螺内酯组认知功能下降可能与其血压水平控制过低、基底动脉收缩功能减弱导致脑供血相对不足有关。
综上所述,本研究发现ARB类药物氯沙坦联合醛固酮受体拮抗剂螺内酯可有效控制老年SHR血压,但血压控制过低对老年SHR的认知功能可能产生不利影响。本研究为动物实验,样本量相对小,药物干预时间也较短,观察到的结果具有一定的局限性,相关结论不能直接应用于临床,此外还需检测颅内血管醛固酮受体的表达,以探讨相关机制。
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