间歇低氧对人脐静脉内皮细胞中内皮素的影响

作者：赵海燕,陈宝元,冯靖,郭美

作者单位：天津医科大学总医院呼吸科，天津 300052
    
    【摘要】  目的 通过建立间歇低氧细胞模型，测定不同低氧模式下人脐静脉内皮细胞中内皮素（endothelin,ET）含量的变化，以进一步探讨ET在细胞水平对间歇低氧在阻塞性睡眠呼吸暂停综合征合并高血压患者中的作用。方法 采用人脐静脉内皮细胞可传代细胞株ECV304细胞系，暴露于不同低氧条件，暴露完成后采用双抗夹心酶联免疫吸附法（ELISA法）测定培养基中ET浓度。结果 间歇低氧组ET浓度［（1286±668）pg/mL］与间歇正常氧组［(329±088) pg/mL］及空白对照组［(467±122)pg/mL］间差异有统计学意义（F=13687, P＜005）。其中，间歇低氧组高于间歇正常氧组（P＜005）及空白对照组（P＜005），而间歇正常氧组及空白对照组间差异无统计学意义（P＞005）。相同累加低氧时间及程度的间歇低氧组ET浓度显著高于持续低氧组［（707±100）pg/mL］（P＜005）。结论 间歇低氧可引起ET水平升高，提示ET在间歇低氧合并高血压中可能起重要作用。

    【关键词】  阻塞性睡眠呼吸暂停综合征；间歇低氧；高血压；持续低氧；内皮素

　　阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea syndrome,OSAS）的主要病理生理过程是间歇低氧，即反复短暂缺氧继之再氧合过程，与高血压的发生密切相关。其中，内皮素（endothelin,ET）发挥了重要作用。本研究通过测定不同低氧条件下人脐静脉内皮细胞中ET含量的变化，来探讨OSAS合并高血压的发病机制。

　　1  材料和方法

　　11  细胞培养 采用人脐静脉内皮细胞可传代细胞株ECV304细胞系，冻存ECV304细胞株复苏后传代，使用1640培养基（美国Gibco公司），置于5%CO2，饱和湿度，于37℃培养箱内培养。接种细胞于6孔板，调整细胞浓度至1×107/ml，待细胞贴壁后采用无血清培养基冲洗，调整培养基至1 ml/孔，pH值调至74。

　　12  方法将处理好的6孔板放置于特制的低氧舱中，据不同的暴露条件向低氧舱内循环充入低氧（15% O2）气体或正常氧（21% O2）气体，以对细胞实施不同的氧浓度环境。实验分为（1）间歇低氧组：向舱内循环充入15% O2  15 s及21% O2  225 s，共60循环，时间为5 h，任何一组暴露时间段之前进行30 s洗脱。（2）间歇正常氧组：将培养基置于相同的舱内，循环充入21% O2  15 s及21% O2 225 s，循环次数及时间同上。（3）空白对照组：将培养基置于标准孵箱内5 h。（4）持续低氧组：向低氧舱内持续充入15% O2 15 min。

　　13  ET测定 暴露完成后取培养基测定ET浓度，采用双抗夹心酶联免疫吸附法（ELISA法），试剂盒由美国Cayman公司提供，按操作说明书进行，经酶标仪（美国Labsystems Multiskan MS 酶标仪）测定D（λ）值，绘制标准曲线，以pg/mL为单位，计算含量。

　　14  统计学处理统计分析采用SPSS110软件包，数据以±s表示。多组间比较采用单因素方差分析（OneWay ANOVA）,多组间的两两比较采用Dunnett，s T3方法。两样本比较采用t检验。 P＜005有统计学意义。

　　2  结果

　　间歇低氧组ET浓度[（1286±668）pg/ml]高于间歇正常氧组[（329±088）pg/ml]、空白对照组[（467±122）pg/ml]和持续低氧组[（707±100）pg/ml]（均P＜005），而间歇正常氧组及空白对照组间差异无统计学意义。

　　3  讨论

　　OSAS以反复短暂缺氧继之再氧合为特点，与众多心血管疾病如高血压密切相关[1]，目前认为OSAS是独立于年龄、体重、饮食、遗传等原因的高血压发病因素之一。2003年美国预防、监测、评估与治疗高血压全国委员会第七次报告将睡眠呼吸暂停列为继发性高血压原因的首位。关于OSAS合并高血压发病机制的研究日益深入，其中内皮功能障碍逐渐成为研究热点。内皮功能障碍主要包括内皮细胞分泌的血管活性物质失衡，其中ET是迄今所知作用最强、持续最久的缩血管活性多肽，在OSAS合并高血压的发病中起重要作用。按其发现顺序将几种内皮素分别命名为ET1、ET2和ET3，其中ET1主要在内皮细胞表达。在功能方面，三种ET的缩血管功能强度不同，其强度依次为ET1≥ET2≥ET3。ET 以旁分泌、自分泌方式作用于靶细胞上的特异性受体而发挥作用。本研究从细胞学水平探讨不同低氧模式对ET的影响，从而进一步探讨OSAS合并高血压的发病机制。我们发现间歇低氧组ET浓度显著高于间歇正常氧组及空白对照组，提示间歇低氧能引起ET水平增高，从而促进了高血压的发生、发展。此结果与有关间歇低氧的研究结论是一致的。分别有临床、动物及细胞学研究显示间歇低氧可引起ET水平升高，提示ET在间歇低氧合并高血压中起重要作用。Phillips等[2]的一项研究结果显示OSAS患者与正常人相比，血浆ET水平升高，且ET的升高与平均动脉压的变化有相关性，此变化经治疗后下降。李延忠等[3]还发现ET1水平与呼吸紊乱指数（AHI）呈正相关，与最低血氧饱和度呈负相关。Nancy等[4]对大鼠进行的研究亦显示间歇低氧组血浆内皮素水平明显高于对照组；静脉给予不同剂量非选择性内皮素受体拮抗剂PD145065后发现其在间歇低氧组中导致剂量依赖性平均动脉压下降，而对照组无变化。由此提示内皮素的增加可能对间歇低氧合并高血压有一定作用。慢性间歇低氧可通过影响转录过程而导致ET1基因表达增加。Minchenko等[5]研究了低氧对人类微血管内皮细胞中ET1基因表达的调节机制，结果发现低氧通过影响转录过程而上调ET1基因表达。实验同时显示间歇正常氧组及空白对照组间ET浓度无明显差异, 说明间歇低氧组ET浓度变化是由低氧引起的, 而非其他环境因素所致。本研究的另一重要发现为相同累计低氧时间及程度的间歇低氧组ET浓度显著高于持续低氧组，提示再氧合过程亦为促进ET水平升高的重要因素。这一结果可能是由于再氧合过程导致活性氧簇（ROS）产生增加，从而进一步导致对氧化还原体系敏感基因如ET、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）、促红素、炎性分子、黏附分子等表达增加[6]。总之，通过探讨不同低氧模式下人脐静脉内皮细胞中ET水平的变化，进一步明确了内皮素在阻塞性睡眠呼吸暂停综合征合并高血压中的作用，从而为临床制定合理的方案提供了基础。

【参考文献】
  　［1］Eyal S, Coralyn W， Whitne Y,et al Sleepdisordered breathing and cardiovascular disease[J] Am J Respir Crit Care Med, 2001, 163: 1925

　　［2］Phillips BG, Narkiewicz K, Pesek CA, et al Effects of obstructive sleep apnea on endothelin1 and blood pressure[J] J Hypertens, 1999, 17: 6166

　　［3］李延忠, 王廷础, 卢红霞, 等 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征合并高血压患者睡眠结构分析及血清内皮素1的测定[J]中华耳鼻咽喉科杂志, 2004, 39:116119

　　［4］Nancy L, Benjimen R, Leif D Role of endothelin in intermittent hypoxiainduced hypertension[J] Hypertension, 2001, 37: 511515

　　［5］Minchenko A, Caro J Regulation of endothelin1 gene expression in human microvascular endothelial cells by hypoxia and cobalt; role of hypoxia responsive element[J] Mol Cell Biochem, 2000, 208: 5362

　　［6］Yuan GX，Gautam A, Andrew A，et al Role of oxidative stress in intermittent hypoxiainduced immediate early gene activation in rat PC12 cells[J] J Physiol, 2004, 557: 773783