低频复合生理频率慢性电刺激对阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌结构和功能影响的研究

摘要

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(Obstructive sleep apnea hypopnea syndrome OSAHS)是指在睡眠期间反复发生上气道阻塞并引起呼吸间歇性暂停的疾病,临床主要表现为睡眠打鼾、憋气,晨起头痛头晕,日间嗜睡乏力。由于在夜间睡眠中反复出现低氧血症和睡眠结构紊乱,导致OHSAS患者心脑血管疾病并发症增加。目前认为OSAHS是高血压,心肌梗死和脑卒中等疾病的独立危险因素,严重影响人类的生活质量和生存时间,近年来已引起广泛重视。
　　 上气道解剖性狭窄和局部软组织易塌陷性是OSAHS发生的主要原因[1]。有研究发现OSAHS患者睡眠时呼吸道阻力比正常人睡眠时要高3倍[2]。上气道扩张肌收缩能力是决定OSAHS患者上气道开发程度的重要因素[3]。颏舌肌是主要的上气道扩张肌,正常收缩时舌体前移,可以阻止咽腔的缩小并对抗气流的阻力,维持气道开放。临床及基础研究证实[4,5],颏舌肌的功能异常可导致上气道塌陷,并且是引发OSAHS的最重要原因之一。因此,改善颏舌肌功能可成为有效、合理治疗OSAHS的关键。
　　 国内外研究发现[6,7,8],在夜间睡眠中呼吸暂停发生时,给予OSAHS患者颏舌肌急性电刺激,可促使颏舌肌的收缩,改善即刻的通气,终止呼吸暂停。但这种电刺激治疗模式系急性短期治疗,刺激频率是50Hz左右,不排除会损伤颏舌肌,且无长期治疗效果也无预防呼吸暂停事件发生的作用。因而,需要寻找一种更科学、有效的颏舌肌电刺激模型,实现对OSAHS颏舌肌肌纤维有宜的重构,防止上气道的塌陷和狭窄,改善OSAHS的通气,提高其远期生活质量。
　　 不同频率的电刺激可使骨骼肌产生不同的适应性变化,骨骼肌肌纤维类型可以发生转变,具有高度的可塑性[9]。研究发现[10],对新西兰白兔颏舌肌低频10Hz电刺激7天后,其颏舌肌Ⅰ型肌纤维增加,颏舌肌抗疲劳能力得以增强。然而,如果电刺激后肌纤维Ⅰ型纤维比例增加,随之而来的问题是肌肉收缩力量、速度及应急能力均会有所降低,显然这不是临床治疗OSAHS所需求的最佳肌纤维重构。以往我们在研究变频电刺激膈肌中发现[11],低频复合生理频率电刺激膈肌可以改善肌球蛋白比例和含量,既增强颏舌肌抗疲劳能力有增强收缩强度。据以上我们推测,低频复合生理频率慢性电刺激(low and physiological frequency chronic electrical stimulation,LPCES)可能是改善OSAHS颏舌肌肌纤维比例,增强肌肉抗疲劳能力和收缩力的最佳电刺激模式。目前,国内外研究尚无类似报道。
　　 本课题拟研究低频和低频复合生理频率电刺激对OSAHS兔颏舌肌肌纤维结构、能量代谢及力学特征的适应性变化特征和规律。论证阐明低频复合生理频率慢性电刺激(10+40HZ)防治颏舌肌疲劳的机理,为临床使用低频复合生理频率慢性电刺激颏舌肌治疗OSAHS提供理论依据。
　　 本课题主要包括以下内容:
　　 (一)阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型的建立及模型的评价
　　 1.采用低压缺氧法建立阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型。
　　 2.采用X线电子计算机断层扫描(computed tomography CT)观察阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型上气道结构的变化。
　　 3.采用Rm6240多道生理信号采集处理系统观察阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型睡眠呼吸气流的变化。
　　 4.观察阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型血气分析的变化。
　　 5.观察阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型咽部及颏舌肌组织病理学的变化。
　　 (二)低频复合生理频率慢性电刺激后阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌肌球蛋白重链(myosin heavy chain MHC)亚型表达变化的实验观察
　　 1.采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-polyacrylamide gel electrophoresisSDS-PAGE)法测定,低频复合生理频率慢性电刺激后阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌MHC四种亚型蛋白表达的变化。
　　 2.采用半定量反转录聚合酶链式反应(Reverse transcripatase-polymeraseChainreaction RT-PCR)法测定,低频复合生理频率慢性电刺激后阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌MHC四种亚型mRNA表达的变化
　　 (三)低频复合生理频率慢性电刺激后阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌力学特征与肌浆网Ca2+-ATP酶活性(sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase SERCA)变化的实验观察
　　 1.采用Rm6240多道生理信号采集处理系统测定低频复合生理频率慢性电刺激后阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌力学特征的改变。
　　 2.采用南京建成生物工程研究所提供的Ca2+-ATP酶测试盒测定低频复合生理频率电刺激后阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌SERCA活性的改变。
　　 主要结果:
　　 1.阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型组上气道CT扫描结果显示:舌骨水平的咽后壁增厚(P＜0.01)、前后径减小(P＜0.05)、截面积减小(P＜0.01);软腭中点水平软腭增厚(P＜0.05),上下径减小(P＜0.05)。
　　 2.阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型组较对照组睡眠期间的呼吸暂停低通气指数(apneahypopnea index,AHI)明显升高(P＜0.01)、呼吸频率加快(P＜0.01)、呼吸时比增加(P＜0.01)、平均呼吸深度增加(P＜0.05)。
　　 3.阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型组较对照组动脉血氧分压(PaO2)降低(P＜0.01)、二氧化碳分压(PaCO2)增高(P＜0.05)。
　　 4.阻塞性睡眠呼吸暂停兔模型组织病理检测显示:光镜下可见咽壁黏膜上皮组织增厚并角化,黏膜下层组织腺体增生;颏舌肌肌纤维萎缩、有溶解断裂现象。
　　 5.在SDS-PAGE分析颏舌肌MHC亚型比例实验中,10Hz电刺激组及(10+40)Hz电刺激组颏舌肌MHCⅠ亚型比例增加(P＜0.05),MHCⅡ a亚型减少(P＜0.05);(10+40)Hz电刺激组变化的趋势更加明显。
　　 6.在RT-PCR法分析颏舌肌MHC亚型mRNA表达实验中,10Hz电刺激组MHCⅠ亚型mRNA表达量稍有上升,但差异不显著(P＞0.05);(10+40)Hz电刺激组MHCⅠ亚型mRNA表达量显著上升(P＜0.05);MHCⅡ a,MHCⅡ b及MHCⅡ x三种亚型mRNA表达无显著差异。
　　 7.在观察颏舌肌力学特征的实验中,10Hz组颏舌肌抗疲劳能力明显提高(P＜0.05),但收缩力改善不明显(P＞0.05),(10+40)Hz组颏舌肌肌收缩力和抗疲劳能力都明显提高(P＜0.05)。
　　 8.在观察颏舌肌SERCA活性的实验中,10Hz组颏舌肌SERCA活性明显降低(P＜0.05)、(10+40)Hz组颏舌肌SERCA活性稍增高(P＞0.05)。
　　 全文结论
　　 1.慢性低压缺氧方法可以建立阻塞性睡眠呼吸暂停综合征兔模型,其病理生理改变与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者相似。
　　 2.低频复合生理频率慢性电刺激可使阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌MHC由Ⅱa型向Ⅰ型转化,即“由快向慢”转化,颏舌肌肌纤维结构上的变化是其功能改善的基础。
　　 3.低频复合生理频率慢性电刺激可提高阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌抗疲劳能力及收缩力,并增强阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌SERCA活性、改善兴奋一收缩偶联。提示低频复合生理频率慢性电刺激是对OSAHS患者治疗的较好频率模式。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:英文缩写词一览表

前言

第一部分 低压缺氧法建立阻塞性睡眠呼吸暂停综合征兔模型及模型评价

材料与方法

结果

讨论

小结

第二部分 低频复合生理频率慢性电刺激对阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌MHC亚型表达变化的实验观察

材料与方法

结果

讨论

小结

第三部分 低频复合生理频率慢性电刺激对阻塞性睡眠呼吸暂停兔颏舌肌力学与SERCA活性变化的实验观察

材料与方法

结果

讨论

小结

全文结论

致谢

参考文献

文献综述 阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的治疗进展

攻读硕士期间发表论文