引用本文
王彩冰, 何显教, 赵善民, 黄俊杰, 晋玲, 阳秀英, 黄丽娟, 梁祚仁, 黄彦峰, 黄永毅. 高温、噪音及其联合环境对大鼠血压、心率和血管活性物质的影响[J]. 环境卫生学杂志, 2013, 3(5): 379-383.
Wang Caibing, He Xianjiao, Zhao Shanmin, Huang Junjie, Jin Ling, Yang Xiuying, Huang Lijuan, Liang Zuoren, Huang Yanfeng, Huang Yongyi. Effects of High Temperature, Noisy, and Combined Environment on Blood Pressure, Heart Rates and Vasoactive Substances in Rats[J]. Journal of Environmental Hygiene, 2013, 3(5): 379-383.
高温、噪音及其联合环境对大鼠血压、心率和血管活性物质的影响
王彩冰, 何显教, 赵善民, 黄俊杰, 晋玲, 阳秀英, 黄丽娟, 梁祚仁, 黄彦峰, 黄永毅     
广西右江民族医学院应用生理学研究室
基金项目: 桂教科研[2008]27号, 项目编号:200810LX034
作者简介: 王彩冰, 副教授, 主要从事人体生理学教学及心血管病理生理的研究
通讯作者: 赵善民, 教授, 主要从事心血管病理生理和特殊环境生理的研究; 电话:0776-2849485
联系方式: 广西百色市右江区城乡路98号; 邮编:533000;电话:0776-2849485;Email:wangcb4444@163.com
摘要: 目的 观察高温、噪音联合环境对大鼠血压、心率和血管活性物质的影响。方法 将60只SD大鼠, 随机均分为正常对照组、高温组、低频噪音组、高频噪音组、高温低频噪音组和高温高频噪音组, 各组大鼠每天在相应环境中连续暴露3 h, 共暴露30 d后, 分别测定血压、心率和血浆肾上腺素(Adr)、内皮素-1(ET-1)、一氧化氮(NO)含量。结果 各暴露组的大鼠心率与正常对照组比较无显著性差异, 但高温组的心率明显低于其余暴露组(P小于0.05);高温组、高温低频噪音组的血压与正常对照组比较无显著性差异; 低频噪音组、高频噪音组的血压明显高于正常对照组(P小于0.05, 0.01);高温高频噪音组的血压明显低于正常对照组(P小于0.05, 0.01)。高温组、低频噪音组、高频噪音组的血浆Adr含量与正常对照组比较无显著性差异; 高温低频噪音组的血浆Adr含量明显高于正常对照组、高温组、低频噪音组、高频噪音组(P小于0.05, 0.01);高温高频噪音组的血浆Adr含量明显高于正常对照组和其余暴露组(P小于0.05, 0.01)。高温组、高频噪音组的血浆NO含量与正常对照组比较无显著性差异; 低频噪音组的血浆NO含量明显高于正常对照组(P小于0.01);高温低频噪音组的血浆NO含量明显高于正常对照组和高温组(P小于0.01);高温高频噪音组的血浆NO含量与正常对照组、高温组、高频噪音组比较无显著性差异。结论 高温和噪音环境均能刺激血管内皮细胞释放ET-1增多, 噪音环境引起收缩压和舒张压升高的原因与血管内皮细胞释放ET-1增多和NO减少有关。高温和噪音联合环境刺激引起心血管系统对Adr和ET-1产生抵抗。
关键词: 高温     噪音     血压     心率     血管活性物质    
Effects of High Temperature, Noisy, and Combined Environment on Blood Pressure, Heart Rates and Vasoactive Substances in Rats
Wang Caibing, He Xianjiao, Zhao Shanmin, Huang Junjie, Jin Ling, Yang Xiuying, Huang Lijuan, Liang Zuoren, Huang Yanfeng, Huang Yongyi     
Abstract: Objectives To observe the effect of high temperature, noisy, and combined environment on blood pressure, heart rates, vasoactive substances in rats. Methods Rats were divided randomly into 6 groups with 10 rats in each group. They were normal control group, high temperature group, low-frequency noise group, high-frequency noise group, high-temperature low-frequency noise group, and high-temperature high-frequency noise group. Rats were exposed continuously for 3 hours each day to appropriate environment for 30 days. Blood pressure, heart rate were measured, and plasma adrenaline, endothelin-1 and nitric oxide content were determined. Results No significant difference was observed on heart rate of exposed groups with the normal control group, excepting the heart rate of rats in high temperature groups was clearly lower than the rest of exposed groups (P less than 0.05). No significant difference was observed on blood pressure of high temperature group and high-temperature low-frequency noise group compared with normal control group. Blood pressure in low-frequency noise group and high-frequency noise group was significantly higher than that in the normal control group (P less than 0.05, 0.01). Blood pressure in high-temperature high-frequency noise group was significantly lower than that in normal control groups (P less than 0.05, 0.01). No significant difference was observed on plasma adrenaline content of high temperature group, low-frequency noise group and high-frequency noise group compared with the normal control group.Plasma adrenaline content of high-temperature low-frequency noise group was significantly higher than that of the normal control group, high temperature group, low-frequency noise group and high-frequency noise group (P less than 0.05, 0.01).Plasma adrenaline content of high-temperature high-frequency noise group was significantly higher than that of the normal control group and the rest of exposed groups (P less than 0.05, 0.01). No significant difference was observed on plasma nitric oxide content of high temperature group, and high-frequency noise group compared with the normal control group. Plasma nitric oxide content of low-frequency noise group was significantly higher than the normal control group (P less than 0.01). Plasma nitric oxide content of high-temperature low-frequency noise group was significantly higher than that of the normal control group and high temperature group (P less than 0.01). No significant difference on plasma nitric oxide content of high-temperature high-frequency noise group compared with the normal control group, high temperature group and high-frequency noise group. Conclusions High temperature and noisy could increase the release of endothelin-1 from vascular endothelial cells. Noisy environment could cause the rise of systolic blood pressure and diastolic blood pressure and release more endothelin-1 and release less nitric oxide from vascular endothelial cells. The stimulation of high temperatures and noise combined environment could cause a resistance of cardiovascular system to adrenaline and endothelin-1.
Key words: high temperature     noise     blood pressure     heart rate     vasoactive substances    

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告指出[1]，1906—2005年全球地表平均温度上升了0.74℃，最近10年是自有记录以来最热的10年；IPCC报告预估，未来全球气温将持续增加，到21世纪末，中国的气温将上升4.0~9.0℃。据杨军等[2]报道，在死亡人群中，死于心血管因素占全死因的38.6%；心血管因素死亡率随气温上升而上升。此外，现代工业的迅速发展，城市受到噪音污染日趋严重[3-4]。当机体长期接触高温或噪音，对神经系统、心血管系统、呼吸系统、消化系统、内分泌系统、免疫功能、代谢功能及生殖功能都造成一定程度的损伤[5]。随着全球气候变暖(特别是夏季持续高温)以及噪音日益增长，对人类生存环境的影响已成为人们关注的热点问题。近年来，高温、噪音对心血管系统的影响有不少报道，但高温与不同频率噪音的复合作用对心血管系统和血管活性物质影响的报道甚少。本研究通过观察大鼠反复暴露于高温、不同频率噪音及其复合环境后血压、心率和血管活性物质含量的变化，探讨环境因素变化对血压影响及作用机制，为防治高温、噪音及其复合因素对心血管系统的损害提供实验资料。

1 材料、仪器与方法 1.1 动物

SD大鼠，雌雄兼用，体重180~250 g，由广西医科大学实验动物中心提供(动物生产合格证号：SCXK(桂)2009-0002)。

1.2 仪器及试剂

电热恒温箱(江苏省金坛市宏华仪器厂，型号：DHP-600)；电动扬声器(上海飞乐股份有限公司，型号：YD210-19)；无创血压测量分析系统(上海奥尔特生物科技有限公司，型号：ALC-NIBP)；高速冷却离心机(北京博励行仪器有限公司，型号：615)；Thermo Multiskan自动酶标分析仪(芬兰雷勃集团，型号：Mk3)；722型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司，型号：722G)；大鼠内皮素-1酶联免疫分析试剂盒、肾上腺素酶联免疫分析试剂盒(美国R&D公司，批号：201107)；一氧化氮检测试剂盒(南京建成生物工程研究所，批号：20110221)。

1.3 方法

将大鼠放置在饲养环境(室温22~25℃、湿度45~55%、噪音小于40 dB)中1周后，随机分为正常对照组、高温组、低频噪音组、高频噪音组、高温低频噪音组和高温高频噪音组，共6组，每组10只。各组大鼠每天连续放置电热恒温箱(容积为4.5 m3，相对湿度(50±5)%，有一小窗与外界相通)中在相应环境下暴露3 h(每个电热恒温箱只放入一组大鼠)：正常对照组、低频噪音组、高频噪音组的箱内温度为(23±1)℃，高温组、高温低频噪音组、高温高频噪音组的箱内温度为(38±1)℃；低频噪音组和高温低频噪音组的箱内还安置有低频扬声器(频率500 Hz、噪音91~95 dB)；高频噪音组和高温高频噪音组的箱内还安置有高频扬声器(频率3 000 Hz、噪音91~95 dB)。非暴露时间各组大鼠一同放置在饲养环境中，光照时间相同。实验总时间为30 d。

1.4 大鼠心率、血压测量方法

各组大鼠在末次实验后4 h，用尾动脉通过无创血压测量分析系统测量心率和血压，操作均由同一人进行。

1.5 大鼠空腹血浆的制备方法

各组大鼠禁食不禁水12 h、末次实验后次日，用3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)腹腔注射待麻醉后，从腹主动脉采血放入肝素钠采血管内，用高速冷却离心机分离血浆，取出血浆备用。

1.6 大鼠空腹血浆肾上腺素、内皮素、一氧化氮的检测方法

1.6.1 大鼠空腹血浆肾上腺素(Adrenaline，Adr)和内皮素-1(Endothelin-1，ET-1)的检测

采用Thermo Multiskan自动酶标分析仪，按ET-1酶联免疫分析试剂盒和Adr酶联免疫分析试剂盒说明书进行操作，分别检测血浆Adr和ET-1的含量。

1.6.2 大鼠空腹血浆一氧化氮(Nitric oxide，NO)的检测

将血浆按一氧化氮检测试剂盒说明书进行操作，用722型分光光度计检测血浆NO的含量。

1.7 统计学处理

实验结果数据用SPSS 16.0统计软件进行统计分析，两组间均数用方差分析组间两两比较方法检验，统计结果以均数±标准差(x±s)表示。

2 结果 2.1 高温、噪音及联合暴露后血压、心率的检测结果

各暴露组的心率与正常对照组比较无显著性差异(P大于0.05)，低频噪音组、高频噪音组、高温高频噪音组的心率明显高于高温组(P小于0.05)。正常对照组和高温组的收缩压、舒张压无显著性差异(P大于0.05)；低频噪音组的收缩压和舒张压明显高于正常对照组(P小于0.05，P小于0.01)，与高温组无显著性差异(P大于0.05)；高频噪音组的收缩压和舒张压明显高于正常对照组、高温组和低频噪音组(P小于0.05，P小于0.01)；高温低频噪音组的收缩压和舒张压与正常对照组、高温组比较无显著性差异(P大于0.05)，但明显低于低频噪音组和高频噪音组(P小于0.01)；高温高频噪音组的收缩压和舒张压与高温低频噪音组比较无显著性差异(P大于0.05)，但明显低于正常对照组、高温组、低频噪音组、高频噪音组(P小于0.05，P小于0.01；表 1)。

表 1 高温、噪音及联合暴露后大鼠血压、心率的检测结果(x±s，n=10)
组别 心率
(次/min)		 收缩压
(mmHg)		 舒张压
(mmHg)
正常对照组 349.94±25.40 106.87±6.44 78.14±4.12
高温组 330.85±12.71 112.35±13.87 81.50±8.00
低频噪音组 361.53±35.27c 120.25±7.95a 89.93±7.36b
高频噪音组 364.36±32.16c 130.79±13.04bde 100.26±11.43bde
高温低频噪音组 342.03±12.82 102.86±11.55fh 75.48±11.02fh
高温高频噪音组 360.68±39.49c 95.93±14.37adfh 68.87±13.16bdfh
注：与正常对照组比较：aP小于0.05, bP小于0.01；与高温组比较：cP小于0.05, dP小于0.01；与低频组比较：eP小于0.05, fP小于0.01；与高频组比较：hP小于0.01
表选项

2.2 高温、噪音及联合暴露后血浆Adr、ET-1、NO检测结果

正常对照组、高温组、低频噪音组、高频噪音组之间的血浆Adr含量相比较无显著性差异(P大于0.05)；高温低频噪音组的血浆Adr含量明显高于正常对照组(P小于0.05)，高温高频噪音组的血浆Adr含量明显高于正常对照组、高温组、低频噪音组、高频噪音组、高温低频噪音组(P小于0.05，P小于0.01)。各暴露组的血浆ET-1含量明显高于正常对照组(P小于0.05，P小于0.01)；高温组、低频噪音组、高频噪音组之间的血浆ET-1含量相比较无显著性差异(P大于0.05)；高温低频噪音组和高温高频噪音组的血浆ET-1含量明显高于高温组、低频噪音组、高频噪音组(P小于0.05，P小于0.01)，而高温高频噪音组的血浆ET-1含量又明显高于高温低频噪音组。高温组、高频噪音组、高温高频噪音组与正常对照组的血浆NO含量差异无显著性(P大于0.05)，低频噪音组、高温低频噪音组的血浆NO含量明显高于正常对照组、高温组、高频噪音组(P小于0.05，P小于0.01；表 2)。

表 2 高温、噪音及联合暴露后大鼠血浆Adr、ET-1、NO含量的检测结果(x±s，n=10)
组别 Adr含量
(pg/mL)		 ET-1含量
(μg/L)		 NO含量
(umol/L)
正常对照组 149.83±6.44 116.71±9.12 32.43±11.63
高温组 157.12±15.50 133.64±14.48a 41.66±10.60
低频噪音组 154.04±13.20 128.53±11.60a 58.62±7.57bc
高频噪音组 158.26±14.11 131.35±9.35a 42.05±13.73e
高温低频噪音组 162.73±8.82a 152.31±17.52bcfh 64.03±13.98bdh
高温高频噪音组 176.77±14.72bdfgm 173.94±13.85bdfhn 43.98±24.56en
注：与正常对照组比较：aP小于0.05, bP小于0.01；与高温组比较：cP小于0.05, dP小于0.01；与低频组比较：eP小于0.05, fP小于0.01；与高频组比较：gP小于0.05, hP小于0.01；与高温低频组比较：mP小于0.05, nP小于0.01
表选项

3 讨论

依据生理学原理，影响动脉血压的因素有：心脏搏出量、心率、外周阻力、主动脉和大动脉的弹性储器作用、循环血量与血管系统容量的比例。血管内皮细胞能产生和释放ET-1和NO，前者具有强烈而持久的缩血管和增强心脏收缩力的作用，后者具有舒张血管平滑肌和保护内皮细胞的作用，两者都可以通过调节血管内径影响心血管的功能[6-8]。在紧急情况下，机体发生应急反应，通过交感—肾上腺髓质系统活动增强，肾上腺髓质以分泌Adr为主，提高机体的警觉性和应变力的反应，使机体发生适应性的变化。Adr能增强心脏活动使心输出量增多，大剂量时还引起血管收缩，从而使血压升高[9-10]。

本实验结果显示，各暴露组的心率与正常对照组比较无显著性差异，说明高温和噪音对窦房结P细胞的兴奋性和自律性未达到造成明显损害的程度。但低频噪音组、高频噪音组、高温高频噪音组的心率明显高于高温组，提示高温使心率出现减慢的趋势，噪音使心率出现加快的趋势，这可能与交感神经的紧张程度有关。当机体处在高温环境时，交感神经紧张性下降，有可能降低了窦房结P细胞的兴奋性，使心率减慢。而在噪音刺激时，交感神经紧张性升高，提高了窦房结P细胞的兴奋性，使心率加快。

从血浆活性物质观测发现，高温组、低频噪音组和高频噪音组的血浆Adr含量与正常对照组比较无显著性差异，说明机体在单一高温或噪音暴露30 d后已渡过了应急反应期，适应了该环境的变化。高温组大鼠的血浆ET-1含量明显高于正常对照组，但血压和血浆NO含量与正常对照组比较无显著性差异，这可能是由于机体在高温环境中，引起的交感神经紧张性下降，皮肤血管扩张，循环血量与血管系统容量的比例减小，使血压降低的效应抵消了ET-1的血管收缩所致的血压上升效应，从而维持血压正常。低频噪音组的血浆ET-1和NO含量、收缩压和舒张压明显高于正常对照组；说明机体处在低频噪音环境时，促进血管内皮细胞释放ET-1和NO，NO的舒张血管作用不足以抵消ET-1增强心肌收缩力和缩血管对血压的影响，出现收缩压和舒张压升高的现象。高频噪音组的血浆ET-1含量明显高于正常对照组，血浆NO含量与正常对照组比较无显著性差异、而明显低于低频噪音组，收缩压和舒张压明显高于正常对照组和低频噪音组；提示血压升高与血管内皮细胞释放ET-1增多有密切关系，血浆NO含量没有出现升高的反应，可能是由于高频噪音长期刺激妨碍了血管内皮细胞产生和释放NO的功能，导致高频噪音刺激比低频噪音刺激所引起的血压升高更为明显。

高温低频噪音组和高温高频噪音组的血浆Adr含量明显高于正常对照组，高温高频噪音组的血浆Adr含量明显高于高温低频噪音组；说明这两组大鼠还处于应急反应期，高温高频噪音组比高温低频噪音组的应急反应更强烈。在应急反应中，Adr对心脏和血管有强烈的兴奋作用，使心率加快、心收缩力增强、血管收缩、外周阻力增大，从而使血压升高。但高温低频噪音组和高温高频噪音组的实验结果中，血压并不升高。本实验结果表现为：① 高温低频噪音组的血浆Adr含量明显高于正常对照组、与高温组和低频噪音组无显著性差异，血浆ET-1含量明显高于正常对照组、高温组和低频噪音组，血浆NO含量明显高于正常对照组和高温组、与低频噪音组无显著性差异，而心率与正常对照组、高温组和低频噪音组比较无显著性差异，收缩压和舒张压与正常对照组、高温组比较无显著性差异但明显低于低频噪音组。这些现象说明心血管系统对Adr和ET-1产生抵抗作用，血压不能发生反应性的升高，机体的应变能力下降；② 高温高频噪音组的血浆Adr和ET-1含量明显高于正常对照组、高温组、高频噪音组、高温低频噪音组，血浆NO含量与正常对照组、高温组、高频噪音组比较无显著性差异但明显低于高温低频噪音组，而心率与正常对照组、高频噪音组、高温低频噪音组比较无显著性差异但明显高于高温组，收缩压和舒张压明显低于正常对照组、高温组、高频噪音组但与高温低频噪音组无显著性差异。这些现象说明高频噪音比低频噪音引起的心血管系统对Adr和ET-1产生抵抗作用更为显著，表现出心脏收缩力下降、心输出量减少、血管舒张、外周阻力下降、回心血量减少，导致血压降低，使心血管系统功能调节受到影响。

综合以上情况得出结论：高温和噪音环境都能刺激血管内皮细胞释放ET-1增多，噪音环境引起收缩压和舒张压升高的原因与血管内皮细胞释放ET-1增多和NO减少有关；高温和噪音联合环境刺激引起心血管系统对Adr和ET-1产生抵抗，使心血管系统功能出现调节失控的现象。因此，高温和噪音环境都有可能损害心血管系统功能，噪音比高温环境的损害大一些，联合环境作用比单一环境作用的损害更大。

心血管系统是维持机体生命的重要系统。本研究的结论进一步提示，改变高温和噪音环境对维持机体心血管系统功能的正常活动起着非常重要的作用。

参考文献
[1] 王澄海, 李健, 许晓光. 中国近50年气温变化准3年周期的普遍性及气温未来的可能变化趋势[J]. 高原气象, 2012, 31(1): 126–136.
[2] 杨军, 欧春泉, 丁研, 等. 广州市逐日死亡人数与气温关系的时间序列研究[J]. 环境与健康杂志, 2012, 29(2): 136–138.
[3] Ghorbanali Mohammadi. An investigation of community response to urban traffic noise[J]. Global Perspective for Competitive Enterprise, Economy and Ecology, 2009, 12: 673–680.
[4] 邓少福, 杨太保. 城市噪声污染分析与防治措施[J]. 城市问题, 2011, 195(10): 91–96.
[5] 金泰廙, 王生, 邬堂春, 等. 现代职业卫生与职业医学[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2011: 114, 695-698.
[6] Stefan D, Christine G, Karin B, et al. Inositolphosphate formation in thoracic and abdominal rat aorta following Gq/11-coupled receptor stimulation[J]. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology, 2001, 363(3): 322–329. doi: 10.1007/s002100000344
[7] James MR, Albert F, Philip JC. Relation between β-adrenoceptor stimulation and nitric oxide synthesis in vascular control[J]. European Journal of Clinical Pharmacology, 2006, 62(1): 109–113.
[8] 杨宝峰, 苏定冯, 周宏, 等. 药理学[M]. 第7版. 北京: 人民卫生出版社, 2008: 308-311.
[9] Esther LS, Andrej T, Regina N, et al. Stress triggered changes in expression of genes for neurosecretory granules in adrenal medulla[J]. Cellular and Molecular Neurobiology, 2012, 32(5): 795–800. doi: 10.1007/s10571-011-9785-z
[10] Krzemiński K, Cybulski G, Ziemba A, et al. Cardiovascular and hormonal responses to static handgrip in young and older healthy men[J]. European Journal of Applied Physiology, 2012, 112(4): 1315–1325. doi: 10.1007/s00421-011-2069-y

中国疾病预防控制中心主办。
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王彩冰, 何显教, 赵善民, 黄俊杰, 晋玲, 阳秀英, 黄丽娟, 梁祚仁, 黄彦峰, 黄永毅
Wang Caibing, He Xianjiao, Zhao Shanmin, Huang Junjie, Jin Ling, Yang Xiuying, Huang Lijuan, Liang Zuoren, Huang Yanfeng, Huang Yongyi
高温、噪音及其联合环境对大鼠血压、心率和血管活性物质的影响
Effects of High Temperature, Noisy, and Combined Environment on Blood Pressure, Heart Rates and Vasoactive Substances in Rats
环境卫生学杂志, 2013, 3(5): 379-383
Journal of Environmental Hygiene, 2013, 3(5): 379-383

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