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年龄和性别对血压及内皮源性血管活性物质近日节律的影响

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综述心血管系统昼夜节律的影响因素

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摘要

目的：从低级的单细胞生物到人类，几乎任何一种生命现象都存在着其特定的生物节律(biologicalrhythm)，生物节律是包括人类在内所有生物的基本特征。依照节律的周期长短可将之分为三种类型：(1)近日节律(circadianrhythm，或称昼夜节律，diurnalrhythm)，节律周期接近24小时；(2)超日节律(ultradianrhythm)，节律周期明显短于24小时，一般短于20小时，可为数小时、数分、甚至数秒；(3)亚日节律(infradianrhythm)，节律周期显著长于24小时，一般长于28小时，可为数日、数月、甚至更长[1]。在人类最为常见且研究最多的是近日节律，心血管系统的多数生理(如：心率、血压、传导功能等)与病理现象(如：心律失常、心肌缺血与梗死、心脏性猝死等)均属此类。近年研究证实，血管内皮系统在调节心脏、循环功能及稳定内环境中起重要作用，如维持血管张力、抑制血小板聚集、抑制血管平滑肌增殖等。其中内皮素(endothelin，ET)及一氧化氮(nitricoxide，NO)是最具代表性的一对血管活性物质，具有强大的收缩和舒张血管功能。这一对相互拮抗的血管活性物质是调节血压的重要体液因子。研究表明，ET、NO、一氧化氮合成酶(nitricoxidesynthase，NOS)等物质的血浆浓度或活性均存在昼夜节律现象，且其时间生物学(chronobiology)特征与心血管系统疾病的昼夜分布密切相关。但上述血管活性物质的组织分布以及分子水平的表达是否存在近日节律性尚不清楚，且年龄和性别内在因素对血压及内皮源性活性物质的时间生物学特征的影响亦有待于深入探讨。在此背景下，本试验以不同年龄和性别的大鼠为试验对象，检测自然光照下饲养的大鼠血压、血及心肌组织中内皮素-1(ET-1)、NO和内皮型一氧化氮合酶(endothelialnitricoxidesynthase，eNOS)水平或活性，及心肌组织eNOSmRNA的表达，旨在探讨血压及上述内皮源性血管活性物质的近日节律特征及年龄和性别对其影响。 方法：清洁级健康SD大鼠96只(购自河北医科大学实验动物中心)，常规饲养于河北省人民医院动物中心，自由进食，室温维持在22±2℃。分为三大组：组Ⅰ为雄性10周龄大鼠(体重250-300克)；组Ⅱ为雄性56周龄大鼠(体重400-440克)；组Ⅲ为雌性56周龄大鼠(体重380-420克)。每组各32只。饲养8周后，先采用鼠尾测压仪测定大鼠的血压，并分别于不同时间点(02：00、08：00、14：00、20：00)处死，留取血浆、血清和心肌组织。分别采用放免法、比色法和硝酸还原法检测血液和心肌组织中ET-1、NO、eNOS的含量及活性。采用反转录PCR法检测心肌组织eNOSmRNA的表达。研究血压、血及心肌组织中ET-1、NO、eNOS昼夜节律特征，比较三组间时间生物学特征有无显著区别。 结果：1.经方差分析显示，组Ⅰ昼夜血压水平显著低于组Ⅱ和组Ⅲ(P＜0.001)，组Ⅱ和组Ⅲ无显著性差异(P＞0.05)。说明随年龄的增长，血压水平呈现增高趋势。组Ⅰ血及心肌组织ET-1的昼夜平均水平显著高于组Ⅱ(P＜0.05)，组Ⅲ显著低于组Ⅱ(P＜0.01)。组Ⅰ血及心肌组织NO含量显著高于组Ⅱ(P＜0.01)，组Ⅲ显著低于组Ⅱ(P＜0.05)，三组间存在统计学差异。组Ⅰ血及心肌组织eNOS活性显著高于组Ⅱ和组Ⅲ(P＜0.05)，组Ⅱ和组Ⅲ间无显著性差异(P＞0.05)。组Ⅰ中eNOSmRNA的表达水平显著高于组Ⅱ和组Ⅲ(P＜0.05)，而组Ⅱ和组Ⅲ间的eNOSmRNA的表达水平无显著性差异(P＞0.05)。提示年龄和性别因素可能对ET-1、NO含量、eNOS活性及eNOSmRNA产生影响。 2.余弦拟合分析及零振幅检验显示，三组血压、血及心肌组织ET-1、NO、eNOS活性均呈现出典型的近日节律性(P＜0.05)：成年雄性组(即组Ⅰ)血压峰值位于20：26(Φ=-53°)，振幅为18.1。血ET-1、NO、eNOS其最高值分别位于14：22(Φ=215°)、03：53(Φ=58°)及20：01(Φ=-59°)，振幅分别为12、12.7及4.3。心肌组织中三者的峰值分别位于22：23(Φ=-24°)、21：52(Φ=-32°)及01：28(Φ=22°)，振幅分别为0.099、1及1.8。老年雄性组(即组Ⅱ)血压峰值出现于23：51(Φ=-2°)，振幅较组Ⅰ明显降低为13。血ET-1、NO、eNOS活性也呈现典型的近日节律特征，其最高值分别位于01：13(Φ=18°)、08：56(Φ=134°)及03：11(Φ=47°)，振幅分别为9、5.6及3.3。心肌组织中三者水平也呈现近日节律性，其峰值出现于18：32(Φ=-28°)、19：33(Φ=-66°)及01：07(Φ=16°)，并且振幅明显减弱，分别为0.026、0.3及0.8。说明老龄雄性大鼠各测量值均存在近日节律特征，其振幅、峰值位相较成年雄性组均发生改变。老年雌性组(即组Ⅲ)血压峰值出现于23：38(Φ=-5°)，振幅为17.2。血ET-1、NO、eNOS活性存在节律性，峰值位于06：55(Φ=103°)、22：02(Φ=-29°)及23：25(Φ=-8°)，其振幅较组Ⅰ明显减弱，分别是11.1、6.3及3.8。在心肌组织中三者也呈现近日节律性，其最高值分别位于20：34(Φ=-51°)、14：09(Φ=212°)及08：07(Φ=121°)，振幅较小，分别为0.044、0.1及0.1。说明老年雌性组各测量值均存在近日节律性，其振幅较成年雄性组减弱，其峰值位相较老龄雄性组均发生改变。对三组大鼠心肌组织eNOSmRNA的检测值行余弦拟合分析及零振幅检验显示，三者均具有昼夜节律(P＜0.05)，其峰值均出现于夜间，并且节律特征分别与血清及心肌中eNOS活性相似，即组Ⅰ的峰值位于23：35(Φ=-6°)，组Ⅱ推迟出现于23：59(Φ=0°)，而组Ⅲ提前出现于22：18(Φ=-25°)。组Ⅰ振幅为0.5，组Ⅱ和组Ⅲ的节律振幅均减低为0.2。 3.比较组Ⅰ与组Ⅱ各测量值的时间生物学特征：组Ⅰ血压昼夜节律的峰值位于20：26(Φ=-53°)，组Ⅱ峰值位相后移到23：51(Φ=-2°)。两组的振幅分别为18.1和13，即组Ⅱ的振幅明显小于组Ⅰ。在血中，组Ⅰ的ET-1、NO、eNOS活性的峰值时刻依次为14：22(Φ=215°)、03：53(Φ=58°)、20：01(Φ=-59°)，组Ⅱ其峰值位相发生明显改变依次为01：13(Φ=18°)、08：56(Φ=134°)、03：11(Φ=47°)。组Ⅱ的节律振幅均较组Ⅰ显著减小。在心肌组织中，组Ⅰ的ET-1、NO、eNOS活性、eNOSmRNA的峰值时刻依次为22：23(Φ=-24°)、21：52(Φ=-32°)、01：28(Φ=22°)、23：35(Φ=-6°)，组Ⅱ其峰值位相移位于18：32(Φ=-28°)、19：33(Φ=-66°)、01：07(Φ=16°)、23：59(Φ=0°)。较组Ⅰ相比，组Ⅱ的节律振幅显著减弱。说明不同年龄组中，其峰值位相改变，节律振幅下降，昼夜节律性趋于减弱。比较组Ⅱ与组Ⅲ各测量值的时间生物学特征：在血中，组Ⅱ的ET-1、NO近日节律性的峰值分别位于01：13(Φ=18°)、08：56(Φ=134°)，组Ⅲ其峰值发生明显移位于06：55(Φ=103°)、22：02(Φ=-29°)。在心肌组织中，组Ⅱ的ET-1、NO的峰值时刻位于18：32(Φ=-28°)、19：33(Φ=-66°)，组Ⅲ其峰值发生明显改变依次为20：34(Φ=-51°)、14：09(Φ=212°)。说明不同性别组中，血及心肌组织ET-1和NO的峰值位相改变，昼夜节律变化不同。组Ⅱ和组Ⅲ的血压峰值分别位于23：51(Φ=-2°)和23：38(Φ=-5°)，两者的动态变化趋势基本一致。组Ⅱ和组Ⅲ心肌组织eNOSmRNA具有昼夜节律，其节律变化与血及心肌中eNOS活性相似。组Ⅱ和组ⅢeNOSmRNA峰值位相均位于夜间，峰值时刻分别位于23：59(Φ=0°)、22：18(Φ=-25°)，且节律特征相似。说明随年龄的增长，血压、血和心肌中eNOS活性及心肌组织eNOSmRNA昼夜节律的性别差异性消失。 结论：1.成年雄性大鼠血及心肌组织ET-1、NO的昼夜均值高于老年雄性大鼠，老年雌性大鼠则低于老年雄性大鼠。老年雄性和雌性大鼠的昼夜血压水平高于成年雄性大鼠，其血和心肌组织中eNOS活性和心肌组织eNOSmRNA表达的昼夜均值低于成年雄性大鼠，而四者在老年雄性和雌性大鼠中无显著差别。 2.成年雄性大鼠、老年雄性和雌性大鼠血压、血和心肌组织中ET-1、NO含量及eNOS活性存在典型的近日节律特征；心肌组织中eNOSmRNA表达亦呈现明显的近日节律性。其昼夜节律性是由机体内部固有的内源性节律所决定的，并受内在因素的影响。 3.增龄对血压、血和心肌组织中ET-1、NO及eNOS的时间生物学特征有一定影响，主要表现为相位移位，节律振幅减低，昼夜节律性减弱。但其基本节律依然存在。 4.老龄化大鼠中，性别差异对血及心肌组织中ET-1、NO的时间生物学特征有一定影响，主要表现其昼夜节律峰值位相移位。增龄可使这种性别差异性减弱，甚至消失，表现为不同性别组血压、血及心肌中eNOS活性、心肌组织eNOSmRNA的节律特征基本相似。

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