周曉玲，潘磊，馬婷婷，郭蕊，王勇

伐地那非對(duì)模擬高原低氧性肺動(dòng)脈高壓大鼠的作用

周曉玲，潘磊，馬婷婷，郭蕊，王勇△

目的探討伐地那非防治高原低氧性肺動(dòng)脈高壓大鼠的效果及可能機(jī)制。方法將30只大鼠隨機(jī)分為常壓常氧對(duì)照組（C組）、低壓低氧組（P組）和低壓低氧+伐地那非組（V組），每組10只。采用低壓低氧艙模擬海拔5 000 m的高原環(huán)境（大氣壓50 kPa，氧濃度10%），P組和V組大鼠每日入艙8 h，V組大鼠每日入艙前給伐地那非1 mg/kg灌胃1次，C組和P組每日給予等劑量蒸餾水灌胃1次，共4周。4周后比較各組大鼠的平均肺動(dòng)脈壓、右心肥厚指數(shù)、肺血管顯微形態(tài)學(xué)以及血清NO、內(nèi)皮素-1（ET-1）水平。結(jié)果P組的肺動(dòng)脈壓、右心肥厚指數(shù)、肺小動(dòng)脈管壁厚度占血管外徑的百分比（WT%）和管壁面積占血管總面積的百分比（WA%）顯著高于C組和V組（P＜0.05），血清NO低于C組和V組（P＜0.05），ET-1高于C組和V組（P＜0.05）。結(jié)論伐地那非能降低高原肺動(dòng)脈高壓的肺動(dòng)脈壓力，減輕肺血管及右心重構(gòu)。

高血壓，肺性；磷酸二酯酶抑制劑；一氧化氮；內(nèi)皮縮血管肽1；高原性肺動(dòng)脈高壓；伐地那非

高原低氧性肺動(dòng)脈高壓（high altitude hypoxia pulmonary hypertension，HAPH）是高原地區(qū)臨床常見的病理生理過程，其產(chǎn)生及嚴(yán)重程度影響疾病病程及預(yù)后［1-2］。我國(guó)幅員遼闊、地形復(fù)雜，海拔3 000 m以上地域占國(guó)土面積的1/6，高原常住人口數(shù)千萬，HAPH嚴(yán)重威脅高原地區(qū)人們的健康，并且隨著高原地區(qū)經(jīng)濟(jì)及旅游的發(fā)展，越來越多的人們?nèi)ネ咴貐^(qū)，因此HAPH的防治意義重大。

目前，治療特發(fā)性肺動(dòng)脈高壓的靶向藥物主要包括前列環(huán)素類藥物、內(nèi)皮素受體拮抗藥和5型磷酸二酯酶（PDE5）抑制藥物［3］。研究表明上述藥物也可用于HAPH的治療，但作用效果還存在一定爭(zhēng)議［4-5］。近年研究發(fā)現(xiàn)伐地那非在抑制PDE5方面更強(qiáng)效［6-7］，因此可能在防治HAPH方面有更樂觀的臨床應(yīng)用前景，但目前國(guó)內(nèi)外尚缺少相關(guān)報(bào)道。本研究通過建立HAPH動(dòng)物模型，旨在探討伐地那非防治HAPH的效果及可能機(jī)制。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組雄性SPF級(jí)SD大鼠30只，體質(zhì)量200～250 g，購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。抽簽法隨機(jī)分為常壓常氧對(duì)照組（C組）、低壓低氧組（P組）、低壓低氧+伐地那非組（V組），每組10只。采用低壓低氧艙模擬海拔5 000 m的高原環(huán)境（大氣壓50 kPa，氧濃度10%），P組和V組大鼠每日入艙8 h，持續(xù)4周。V組大鼠每日入艙前給伐地那非1 mg/kg灌胃1次，共4周。C組和P組每日給予等劑量蒸餾水灌胃1次。C組于同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的常壓常氧環(huán)境飼養(yǎng)。

1.2肺動(dòng)脈壓力的測(cè)定4周后腹腔內(nèi)注射戊巴比妥鈉40 mg/kg麻醉大鼠。連接動(dòng)物呼吸機(jī)，呼吸頻率30次/min，潮氣量10 mL/kg，自大鼠右側(cè)頸外靜脈插入直徑為1～2 mm充有肝素溶液（0.9%氯化鈉溶液+10 U/mL肝素）的聚乙烯塑料微導(dǎo)管，導(dǎo)管的另一端與微型壓力傳感器相連監(jiān)測(cè)壓力變化，在壓力波形的引導(dǎo)下，導(dǎo)管經(jīng)上腔靜脈進(jìn)入右房、三尖瓣口、右室，最后進(jìn)入肺動(dòng)脈干，測(cè)定平均肺動(dòng)脈壓（mPAP）。

1.3右心室（RV）肥厚指標(biāo)的測(cè)定處死大鼠，剖胸取出大鼠心臟，觀察心臟結(jié)構(gòu)，剪去心房組織。沿室間隔邊緣分離出RV和左心室（LV）+室間隔（S），用濾紙吸干水分后稱RV和LV+S的質(zhì)量，以右心肥厚指數(shù)［RV/（LV+S）×100%］來反映RV的肥厚程度。

1.4肺組織形態(tài)學(xué)檢測(cè)切取右上肺，于10%中性福爾馬林液中固定48 h，沿肺門橫斷取材，石蠟包埋4 μm連續(xù)切片，分別進(jìn)行HE染色和彈力纖維染色。每只小鼠隨機(jī)選5張肺組織切片，每張切片隨機(jī)讀取斷面積較圓的直徑50～100 μm左右的肺小動(dòng)脈8～10條，用PIPS-2020型圖像分析儀進(jìn)行圖像分析，測(cè)定肺小動(dòng)脈外徑（ED）、肺小動(dòng)脈平均血管總面積（TA）、血管管腔面積（VA）、動(dòng)脈中層壁厚（WT）。計(jì)算小動(dòng)脈平均血管壁面積與血管總面積的百分比（WA%）= （TA-VA）/TA×100%，血管壁厚度百分比（WT%）=（2WT）/ED× 100%。

1.5血清NO、內(nèi)皮素-1（ET-1）的檢測(cè)取血2 mL，3 000 r/ min離心10 min，留血清。應(yīng)用雙抗體夾心法測(cè)定標(biāo)本中大鼠血清NO、ET-1水平，操作嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用軟件SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用方差分析進(jìn)行組間比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1伐地那非對(duì)肺動(dòng)脈壓及右心肥厚程度的影響P組的肺動(dòng)脈壓和右心肥厚程度顯著高于C組和V組（P＜0.05），見表1。而V組的右心肥厚指數(shù)與C組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Tab.1　Comparison of hemodynamics and right ventricular mass index between three groups of rats表1　各組大鼠血液動(dòng)力學(xué)及右心肥厚指數(shù)比較（±s）

Tab.1　Comparison of hemodynamics and right ventricular mass index between three groups of rats表1　各組大鼠血液動(dòng)力學(xué)及右心肥厚指數(shù)比較（±s）

＊P＜0.05；a與C組比較，b與P組比較，P＜0.05

?

2.2伐地那非對(duì)肺組織形態(tài)學(xué)的影響C組大鼠肺小動(dòng)脈管壁菲薄，管腔大；而P組大鼠則表現(xiàn)出明顯的肺小動(dòng)脈重構(gòu)的特征，即肺小動(dòng)脈管壁普遍明顯增厚，以動(dòng)脈管壁中層即內(nèi)外彈力纖維膜之間的平滑肌層增厚為主，血管管腔明顯狹窄。V組大鼠肺小動(dòng)脈重建的特征不明顯，肺小動(dòng)脈管壁增厚不明顯，血管管腔也沒有明顯狹窄表現(xiàn)，見圖1、2。P組肺動(dòng)脈WT%和WA%均高于C組和V組（P＜0.01），見表2。

Tab.2　Comparison of WT%and WA%between three groups表2各組大鼠WT%和WA%比較?。ā纒）

Tab.2　Comparison of WT%and WA%between three groups表2各組大鼠WT%和WA%比較?。ā纒）

＊＊P＜0.01；a與C組比較，b與P組比較，P＜0.05

組別C組P組V組F WA% 44.82±2.68 80.81±3.80a54.23±3.92b282.562＊＊n 10 10 10 WT% 22.92±2.22 53.97±4.57a35.82±6.07b116.497＊＊

2.3伐地那非對(duì)血清NO、ET-1水平的影響P組大鼠血清NO低于C組和V組，ET-1高于C組和V組（均P＜0.05），見表3。

Tab.3　Comparison of serum levels of NO and ET-1 between three groups表3 各組大鼠血清NO、ET-1水平比較 （±s）

Tab.3　Comparison of serum levels of NO and ET-1 between three groups表3 各組大鼠血清NO、ET-1水平比較 （±s）

＊P＜0.05；a與C組比較，b與P組比較，P＜0.05

組別C組P組V組F ET-1（U/mL）23.88±2.69 39.45±1.73a25.88±5.37b55.108＊n 10 10 10 NO（U/mL）32.58±2.36 16.28±5.22a25.25±2.63b50.301＊

3　討論

在高原地區(qū)慢性持續(xù)性缺氧條件下，機(jī)體出現(xiàn)缺氧性肺血管收縮，肺血管結(jié)構(gòu)也發(fā)生重構(gòu)，從而形成持續(xù)的缺氧性肺動(dòng)脈高壓，進(jìn)而導(dǎo)致右心室后負(fù)荷增加和右心室肥大，嚴(yán)重者可進(jìn)一步發(fā)展為右心衰竭［8］。PDE5是在肺組織中廣泛表達(dá)的磷酸二酯酶異構(gòu)酶，它能夠在鳥苷酸環(huán)化酶的作用下降解環(huán)磷酸鳥苷（cGMP），引起血管收縮［9］。在肺動(dòng)脈高壓形成過程中起到重要作用。

伐地那非是一種新型的選擇性磷酸二酯酶抑制藥，與傳統(tǒng)的PDE5抑制劑相比，它完全溶于水和乙醇，對(duì)PDE5的特異性作用更強(qiáng)［6-7］。近年來，有研究表明伐地那非可有效降低特發(fā)性肺動(dòng)脈高壓患者和先天性心臟病術(shù)后肺動(dòng)脈高壓患者的肺動(dòng)脈壓力，增加活動(dòng)耐力，改善右心功能［10-11］。但伐地那非在治療低氧性肺動(dòng)脈高壓方面鮮見報(bào)道。本研究結(jié)果顯示，預(yù)防性應(yīng)用伐地那非可有效減輕血管收縮、減輕肺血管平滑肌增殖、抑制肺血管重構(gòu)、降低肺動(dòng)脈壓，減輕右室重構(gòu)，有效遏制高原肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生發(fā)展。

慢性低氧性肺動(dòng)脈高壓形成過程中有多種因素參與，其中NO是重要的舒張血管物質(zhì)，ET-1是較強(qiáng)的縮血管物質(zhì)，兩者參與慢性低氧性肺動(dòng)脈高壓的形成過程［12］。本研究結(jié)果證實(shí)模擬HAPH大鼠血清NO水平顯著下降，同時(shí)ET-1水平顯著升高。Fan等［7］研究表明，伐地那非可提高特發(fā)性肺動(dòng)脈高壓患者和大鼠血清中NO水平，通過NO/cGMP通路起到擴(kuò)張血管和抗增殖作用，提高機(jī)體抗氧化能力。本研究結(jié)果也提示伐地那非可有效增加血漿NO的水平，降低ET-1的水平，因而可能在降低肺動(dòng)脈壓、改善肺動(dòng)脈重塑中發(fā)揮作用。

（圖1、2見插頁）

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（2014-09-26收稿2014-11-19修回）

（本文編輯閆娟）

The effects of vardenafil on high altitude pulmonary hypertension in rats

ZHOU Xiaoling，PAN Lei，MA Tingting，GUO Rui，WANG Yong△
Department of Geratology，Hypoxia Laboratory，Beijing Shijitan Hospital，Capital Medical University，Beijing 100038，China
△Corresponding AuthorE-mail:wangyong7096@aliyun.com

ObjectiveTo investigate the effect of vardenafil on high altitude pulmonary hypertension in rats，and the possible mechanism thereof.MethodsThirty rats were randomly divided into three groups:control group with normal-pressure and normal-oxygen（group C），pulmonary hypertension group with low-pressure and low-oxygen（group P），and the group treated by vardenafil in low-pressure and low-oxygen condition（group V）.The rats of group P and group V were exposed to low-pressure and low-oxygen condition in an auto-modulating hypobaric and hypoxic cabin to simulate 5 000 m high altitude environment（air pressure 50 kPa，oxygen concentration 10%）for 8 hours daily.Vardenafil（1 mg/kg）was given by gastrogavage to rats in group V once daily for 4 weeks，while the isodose distilled water was given by gastrogavage to rats in group C and group P.The mean pulmonary arterial pressure and right ventricular mass index were measured respectively after 4-week treatment.Morphologic changes of peripheral pulmonary artery were detected by light microscope.The serum levels of nitric oxide（NO）and endothelin-1（ET-1）were detected as well.ResultsThe pulmonary arterial pressure and right ventricular mass index were significantly higher in group P than those of group C and group V（P＜0.05）.The ratio of vascular medial wall thickness to external diameter（WT%）and the ratio of pulmonary artery wall area to tube area（WA%）were significantly increased in group P than those of group C and group V（P＜0.05）.Furthermore，the serum level of NO was significantly lower in group P than that of group C and group V，but the serum level of ET-1 was significantly increased compared with that of group C and group V（P＜0.05）.ConclusionVardenafil can effectively reduce the pulmonary arterial pressure，and attenuate pulmonary vessels and right ventricle remodeling induced by high altitude pulmonary hypertension.

hypertension，pulmonary；phosphodiesterase inhibitors；nitric oxide；endothelin-1；high altitude pulmonary hypertension；vardenafil

R543.2

ADOI：10.11958/j.issn.0253-9896.2015.03.009

北京市中醫(yī)藥科技項(xiàng)目（JJ2013-10）

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)科，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院低氧實(shí)驗(yàn)室（郵編100038）

周曉玲（1982），女，博士，主要從事老年醫(yī)學(xué)、低氧醫(yī)學(xué)研究

△E-mail:wangyong7096@aliyun.com