劉昊辰　張書(shū)余　周妍妍　況正中（1 南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，南京 10044； 河北省信息工程學(xué)校，保定 071030）

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模擬熱浪及強(qiáng)降溫對(duì)Apo E-/-小鼠冠心病影響的實(shí)驗(yàn)研究

劉昊辰1,2張書(shū)余2周妍妍1,2況正中1,2
（1 南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，南京 210044； 2 河北省信息工程學(xué)校，保定 071030）

摘要：模擬一次典型天氣過(guò)程，對(duì)比過(guò)程中Apo E-/-小鼠體重、肛溫及HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α、ET-1、NO的變化，探討冷熱刺激對(duì)小鼠的影響，為進(jìn)一步探討對(duì)心腦血管疾病的影響奠定基礎(chǔ)。通過(guò)分析南京市實(shí)際氣象要素資料，選取一次典型天氣過(guò)程，并利用氣象環(huán)境模擬箱模擬，將Apo E-/-小鼠分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組6只，測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各組小鼠體重、肛溫，采用ELISA法測(cè)定熱浪后小鼠HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1-、ET-1、NO變化情況。結(jié)果顯示，小鼠體重不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），但在模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)束后有所下降（P＞0.05）。肛溫?zé)崂私M與對(duì)照組相比有所升高（P＞0.05），強(qiáng)降溫組則又下降。HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1-表達(dá)水平上熱浪組均高于對(duì)照組，與熱浪組相比強(qiáng)降溫組有所下降且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。強(qiáng)降溫將導(dǎo)致血管收縮。結(jié)果表明，熱浪過(guò)程會(huì)加重動(dòng)脈粥樣硬化疾病的發(fā)生發(fā)展，強(qiáng)降溫過(guò)程可能會(huì)極大地增加冠心病等心血管疾病的發(fā)病和死亡風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：熱浪，強(qiáng)降溫，Apo E-/-小鼠，動(dòng)脈粥樣硬化，心腦血管疾病

Keyword:heat wave,strong cooling,Apo E Knockout Mice,atherosclerosis,cardiovascular disease

0　引言

心腦血管疾病是一類(lèi)嚴(yán)重?fù)p害人類(lèi)健康的疾病，它具有發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高等特點(diǎn)，其中冠心病、心肌梗死、腦卒中對(duì)健康威脅最為嚴(yán)重。而且，這類(lèi)疾病的發(fā)生和患者的死亡與氣象條件的劇烈變化存在著非常密切的關(guān)系[1]。動(dòng)脈粥樣硬化是冠心病發(fā)生的病理基礎(chǔ)，臨床研究表明，氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)在動(dòng)脈硬化損傷的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。心血管疾病患者體內(nèi)炎癥標(biāo)志物水平較高[2]，也有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激大鼠早期的炎性因子水平有上升趨勢(shì)[3]。熱休克蛋白（HSPs）也稱(chēng)熱應(yīng)激蛋白，具有細(xì)胞保護(hù)等多種生理功能，高溫、缺氧等外界環(huán)境或發(fā)熱、組織創(chuàng)傷等病理刺激均可促進(jìn)HSP表達(dá)增加。HSP60是HSP家族中的重要一員，當(dāng)機(jī)體遇到不良刺激時(shí)表達(dá)水平上升,可作為機(jī)體熱應(yīng)激能力與機(jī)體熱耐性的敏感性特異指標(biāo)。超氧化物歧化酶（SOD）是機(jī)體內(nèi)一種重要的抗氧化生物酶，對(duì)維持機(jī)體氧化與抗氧化的平衡有重要意義，作為氧化應(yīng)激及血管內(nèi)皮功能研究的可靠指標(biāo)，與心血管疾病的發(fā)病密切相關(guān)[4]。腫瘤壞死因子（TNF）、可溶性細(xì)胞間粘附分子1（sICAM-1）作為反映機(jī)體炎癥水平的標(biāo)志，其表達(dá)量的增加往往與急性血管疾病事件有關(guān)。另外，缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）與缺血性心血管疾病的發(fā)生及病情相關(guān)，熱浪發(fā)生時(shí)，環(huán)境溫度和氧分壓的變化可能使得機(jī)體HIF-1α的表達(dá)發(fā)生變化而與冠心病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。內(nèi)皮素1（ET-1）與一氧化氮（NO）作為調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)血管收縮平衡及心血管功能的重要因子，兩者的動(dòng)態(tài)平衡在血管平滑肌功能及血管張力的調(diào)節(jié)中具有重要的作用。兩者的比值可以反映血管舒張水平，能夠很好地反映熱浪刺激對(duì)動(dòng)物血管活動(dòng)的影響。在研究心血管疾病發(fā)病和死亡方面具有重要指示意義。因此，本文選取HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α、ET-1和NO作為檢測(cè)指標(biāo)。

近年來(lái)，南京高溫及熱浪天氣發(fā)生頻繁。通過(guò)前人研究可知，無(wú)論熱刺激還是冷刺激均會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響，而現(xiàn)實(shí)生活中往往會(huì)出現(xiàn)溫度驟變過(guò)程，其對(duì)人體健康的影響研究相對(duì)較少。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于高溫?zé)崂似陂g強(qiáng)降溫的研究幾乎是空白的，因此有必要研究熱浪期間溫度驟降過(guò)程對(duì)人體健康的影響。本文利用南京市實(shí)際氣象資料，模擬一次典型熱浪過(guò)程對(duì)Apo E-/-小鼠進(jìn)行刺激，分析冷熱刺激對(duì)Apo E-/-小鼠相關(guān)指標(biāo)的影響。為研究熱浪對(duì)心血管疾病的影響提供一個(gè)參考。

1　材料與方法

1.1儀器

TEM1880氣象環(huán)境模擬試驗(yàn)箱，用于模擬溫度隨時(shí)間變化，并將實(shí)驗(yàn)Apo E-/-小鼠放入其中使其受到溫度等氣象要素的刺激。通過(guò)試驗(yàn)箱主控板，可以設(shè)定模擬天氣過(guò)程中的溫壓值、溫壓變化斜率、程序運(yùn)行方式（定值或程式）、程式段數(shù)、循環(huán)設(shè)置、預(yù)約設(shè)置以及設(shè)置溫度（PID區(qū)間）的境界值等，且該設(shè)備能保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有新鮮的空氣進(jìn)入，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)動(dòng)物呼吸生理需求。

離心機(jī)（TDZ4-W），實(shí)驗(yàn)時(shí)離心3000r/min，15min后分離血漿并儲(chǔ)存于－20℃低溫冰箱中待檢。

TH212專(zhuān)用測(cè)溫儀，測(cè)溫范圍在－30～50℃之間，精度達(dá)到±0.2℃，分辨率為0.1℃，用于測(cè)量小鼠肛溫。

此外還有電子天平，尾動(dòng)脈無(wú)創(chuàng)血壓儀，酶聯(lián)免疫分析測(cè)定試劑盒等。

1.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選取

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用的是SPF級(jí)8周齡Apo E-/-基因敲除小鼠。Apo E基因敲除小鼠無(wú)論正?；蚋咧嬍常捎诟缓懝檀嫉闹鞍浊宄系K，均可形成高血脂癥，從而使得血漿膽固醇水平較高[5]。Yutaka Nakashima等的研究表明，動(dòng)脈粥樣硬化各階段的病理表現(xiàn)均存在于Apo E基因敲除小鼠中，而且它能夠在所有胸腹動(dòng)脈中形成廣泛的粥樣硬化病變，認(rèn)為Apo E基因敲除小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)展同人類(lèi)極其相似[6]。近年來(lái)，Apo E基因敲除小鼠已成為研究動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病機(jī)制以及抗動(dòng)脈粥樣硬化藥理學(xué)研究等方面最重要的動(dòng)物模型之一[7]。

1.3動(dòng)物飼養(yǎng)及分組

實(shí)驗(yàn)采用8周齡SPF級(jí)Apo E基因缺陷小鼠18只，體重為25.2～31.0g，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)西方飲食飼養(yǎng)8周，嚴(yán)格控制晝夜節(jié)律，每日光照開(kāi)始于08時(shí)，結(jié)束于20時(shí)，室內(nèi)濕度保持在45%左右，環(huán)境溫度控制在30℃。然后將18只小鼠按照體重配對(duì)并分為對(duì)照組（C）、熱浪組（H）、強(qiáng)降溫組（S），每組6只。將實(shí)驗(yàn)組小鼠放入氣象環(huán)境模擬試驗(yàn)箱，暴露于一個(gè)完整的天氣溫度變化過(guò)程中，而對(duì)照組則繼續(xù)按照適應(yīng)期條件飼養(yǎng)。

1.4降溫等級(jí)劃分及實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.4.1降溫等級(jí)劃分

實(shí)驗(yàn)所使用的氣象數(shù)據(jù)為江蘇省南京市2001—2010年6—8月份逐時(shí)氣象要素資料，在本次研究中采用氣溫這一單一要素。熱浪的定義采用中國(guó)氣象局制定的標(biāo)準(zhǔn)，即日最高氣溫≥35℃為高溫且高溫持續(xù)時(shí)間≥3d。而關(guān)于溫度驟降的概念在氣象上還沒(méi)有一個(gè)明確的定量概念，因此，為了便于研究，本文參考冷空氣等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 20484—2006），根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，制定了高溫天氣下降溫的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。劃分的原則采用高溫天氣背景下，一定時(shí)段內(nèi)持續(xù)降溫幅度來(lái)具體劃分降溫等級(jí)。高溫天氣下降溫判別標(biāo)準(zhǔn)：以1h、2h、4h、6h、8h連續(xù)降溫幅度（?T1、?T2、?T4、?T6、?T8）≥6℃為標(biāo)準(zhǔn)。將降溫等級(jí)分為弱降溫、中等降溫、較強(qiáng)降溫、強(qiáng)降溫和氣溫驟降五個(gè)等級(jí)。詳見(jiàn)表1。

表1　高溫天氣下降溫等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1　On the dividing standard of cooling level under the high temperature weather

1.4.2實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)建立

依據(jù)本文研究?jī)?nèi)容，本文選取了一次南京持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為3d的實(shí)際熱浪過(guò)程以做探討，實(shí)驗(yàn)?zāi)M溫度曲線(xiàn)模型選擇為2006年6月19日5時(shí)—22日11時(shí)的高溫?zé)崂似陂g突然強(qiáng)降溫天氣過(guò)程，兩小時(shí)持續(xù)降溫幅度超過(guò)10℃。

模擬曲線(xiàn)如圖1所示。對(duì)照組（C）實(shí)驗(yàn)溫度選取為動(dòng)物適應(yīng)性飼養(yǎng)造模時(shí)的溫度30℃，實(shí)驗(yàn)組分別為熱浪組（H）、強(qiáng)降溫組（S），對(duì)應(yīng)圖中2個(gè)采樣點(diǎn)。熱浪組和強(qiáng)降溫組分別為了研究熱刺激和溫度驟降對(duì)Apo E-/-小鼠的影響。

圖1　實(shí)驗(yàn)溫度曲線(xiàn)（箭頭指出部分為采樣點(diǎn)）Fig.1　The experimental temperature curve

1.4.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

對(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的小鼠進(jìn)行隨機(jī)分組后，首先按照適應(yīng)期條件進(jìn)行空白對(duì)照飼養(yǎng)一周，測(cè)量小鼠基本生理指標(biāo)并記錄。然后將12只實(shí)驗(yàn)組Apo E-/-小鼠放入氣象環(huán)境模擬試驗(yàn)箱中按照實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)好程序，對(duì)小鼠進(jìn)行刺激。在熱浪過(guò)程結(jié)束溫度驟降開(kāi)始時(shí)刻（59h）和溫度驟降過(guò)程結(jié)束時(shí)刻（63h），分別取出熱浪組小鼠（6只）和強(qiáng)降溫組小鼠（6只），測(cè)量其基本生理指標(biāo)，包括肛溫、體重。并摘取小鼠心臟，取心尖部稱(chēng)重，并加入9倍0.9%生理鹽水進(jìn)行勻漿，于3000r/min離心15min，取上清液于－20℃低溫冰箱中存儲(chǔ)，隨后采用ELISA法測(cè)定小鼠HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1-、ET-1、NO變化情況。對(duì)照組飼養(yǎng)條件同適應(yīng)期，檢測(cè)步驟與實(shí)驗(yàn)組相同。

1.4.4統(tǒng)計(jì)分析

2　結(jié)果分析

2.1肛溫與體重

肛溫、體重是小鼠的基本生理指標(biāo)，熱浪過(guò)程期間小鼠肛溫的波動(dòng)情況能夠反映出小鼠對(duì)冷、熱刺激的直接反映。如表2所示，實(shí)驗(yàn)期間各實(shí)驗(yàn)組小鼠肛溫和體重變化情況可以看出，各組間Apo E-/-小鼠體重變化不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），但在模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程期間小鼠體重呈現(xiàn)持續(xù)減輕的變化情況，熱浪過(guò)程結(jié)束后較實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)下降了0.15g。與此同時(shí)，對(duì)小鼠肛溫的檢測(cè)結(jié)果可以得出，各組別小鼠肛溫變化明顯。隨著實(shí)驗(yàn)過(guò)程的持續(xù)，熱浪組小鼠肛溫上升了0.06℃，與對(duì)照組小鼠肛溫相比并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。但隨著溫度驟降過(guò)程的發(fā)生，小鼠肛溫表現(xiàn)出明顯的下降，強(qiáng)降溫組小鼠肛溫與對(duì)照組和熱浪組相比分別下降了1和1.06℃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，P＜0.01）。

表2　Apo E-/-小鼠肛溫及體重變化比較（，n=6）Table 2　Rectal Temperature and Body Weight changes in Apo E-/-mice（，n=6）

表2　Apo E-/-小鼠肛溫及體重變化比較（，n=6）Table 2　Rectal Temperature and Body Weight changes in Apo E-/-mice（，n=6）

注：*為P＜0.05與對(duì)照組相比；#為P＜0.01與熱浪組相比。

組別　對(duì)照組（C）　熱浪組（H）　強(qiáng)降溫組（S）肛溫（℃）　37.98±0.25　38.04±0.25　36.98±0.21*#體重（g）　28.03±2.48　28.00±1.88　27.88±1.33

2.2HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1-

表3所示檢測(cè)結(jié)果可以看出，熱浪－強(qiáng)降溫過(guò)程模擬結(jié)束后，Apo E-/-小鼠HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α這五項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)的變化情況均表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，即熱浪組小鼠較對(duì)照組小鼠均有顯著升高，而隨著小鼠經(jīng)歷溫度驟降過(guò)程的刺激后，五項(xiàng)指標(biāo)有所緩解，均表現(xiàn)出不同程度的下降。其中，熱浪組小鼠心肌組織勻漿HSP60含量較對(duì)照組升高了1.43ng/ml，升高顯著，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P ＜0.05），強(qiáng)降溫過(guò)程使得HSP60表達(dá)水平恢復(fù)，與熱浪組相比差異有顯著性（P＜0.05）。熱浪組SOD表達(dá)水平上升十分明顯，與對(duì)照組相比上升幅度高達(dá)45.72%，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01），溫度驟降的發(fā)生也使得強(qiáng)降溫組小鼠SOD表達(dá)水平有所下降，與對(duì)照組和熱浪組相比均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01，P＜0.01）。TNF和sICAM-1標(biāo)志著機(jī)體炎癥反應(yīng)程度，二者在經(jīng)歷熱浪刺激后均表現(xiàn)出顯著升高的情況，尤其是sICAM-1，熱浪組與對(duì)照組相比高出84.48ng/L，增幅達(dá)到1.27倍之多，雖然溫度驟降過(guò)程使得強(qiáng)降溫組表達(dá)水平較熱浪組而言均有所下降，但從表中可以看出二者強(qiáng)降溫組的表達(dá)水平相比對(duì)照組仍處于較高的水平，差異具有顯著性（P＜0.01）。同樣，與冠心病等缺血性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的HIF-1α表達(dá)水平在經(jīng)歷熱浪刺激后顯著升高，熱浪組小鼠比對(duì)照組小鼠高出23.8ng/L，兩組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01），溫度驟降雖也使其緩解，但與對(duì)照組相比仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01），處于較高水平。

表3　Apo E-/-小鼠HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α變化比較（，n=6）Table 3　HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α changes in Apo E-/-mice（，n=6）

表3　Apo E-/-小鼠HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α變化比較（，n=6）Table 3　HSP60、SOD、TNF、sICAM-1、HIF-1α changes in Apo E-/-mice（，n=6）

注：△為P＜0.05與對(duì)照組相比；□為P＜0.05與熱浪組相比；*為P＜0.01與對(duì)照組相比；#為P＜0.01與熱浪組相比。

指標(biāo)　　對(duì)照組（C）　　熱浪組（H）　　強(qiáng)降溫組（S）HSP60（ng/ml）　6.45±0.47　7.88±0.29△　5.60±0.39△□SOD（ng/ml）　166.02±20.96　241.92±3.97*　216.54±7.87*#TNF（pg/ml）　6.79±0.67　7.98±0.69*　7.08±0.83*#sICAM-1（ng/L）　66.43±2.16　150.91±3.34*　138.81±5.77*#HIF-1α(ng/L)　63.90±3.66　87.70±2.69*　80.04±3.32*#

2.3ET-1和NO

圖2中（a—c）分別顯示的是此次模擬過(guò)程結(jié)束后小鼠血漿中ET-1、NO及NO/ET-1的表達(dá)水平。在熱浪期間小鼠血漿ET-1表達(dá)水平有小幅下降，通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01），在經(jīng)歷溫度驟降過(guò)程后迅速升高了2.48ng/L，與熱浪組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P ＜0.01）。而NO的表達(dá)水平在受到熱浪過(guò)程刺激后明顯升高，熱浪組比對(duì)照組高出2.31μmol/L，增幅高達(dá)67.77%，而溫度驟降則使得NO表達(dá)水平下降，與熱浪組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。NO與ET-1兩者的比值可以反映血管舒張水平，熱浪組與對(duì)照組相比顯著升高，機(jī)體血管趨于舒張散熱，而溫度驟降過(guò)程導(dǎo)致NO/ET-1顯著下降與熱浪組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01），將會(huì)導(dǎo)致機(jī)體血管迅速收縮。

圖2　Apo E-/-小鼠ET-1（a）、NO（b）和NO/ET-1（c）的變化情況Fig.2　ET-1（a）、NO（b）and NO/ET-1（c）concentration changes in Apo E-/-mice（*為P＜0.01與對(duì)照組相比，#為P＜0.01與熱浪組相比）

3　討論與結(jié)論

動(dòng)物會(huì)采用各種生理學(xué)、行為學(xué)機(jī)制來(lái)對(duì)體溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，這對(duì)其生存對(duì)策、分布模式、適應(yīng)進(jìn)化途徑及生活史對(duì)策有深刻影響。而對(duì)體溫的調(diào)節(jié)過(guò)程也正是對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)。但無(wú)論人還是動(dòng)物，對(duì)維持體溫恒定的能力都有限。當(dāng)發(fā)生熱刺激時(shí)，小鼠的溫覺(jué)感受器會(huì)產(chǎn)生沖動(dòng)傳入體溫調(diào)節(jié)中樞，在神經(jīng)系統(tǒng)作用下，機(jī)體會(huì)表現(xiàn)為心肌收縮增強(qiáng)、心排血量增加、外周血管擴(kuò)張，從而增加散熱，體溫上升，所以，熱浪會(huì)刺激小鼠體溫上升[8]。而低溫環(huán)境中，小鼠首先通過(guò)體溫調(diào)節(jié)機(jī)制減少散熱、增加產(chǎn)熱，盡量維持體溫的恒定。如皮膚血管收縮降低體表溫度，縮小皮膚表面與環(huán)境間溫度梯度，減少散熱，體外周溫度下降，其結(jié)果必然會(huì)產(chǎn)生熱債，從而使體溫降低[9]。冷刺激會(huì)導(dǎo)致血壓升高等一系列生理反應(yīng)。吳偉康等[10]通過(guò)老年鼠和青年鼠對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)歷低溫環(huán)境刺激后，老年鼠體溫下降幅度明顯高于青年鼠，而冷刺激停止后，體現(xiàn)自然恢復(fù)能力明顯低于青年組。由此可見(jiàn)，在熱浪過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)溫度驟降過(guò)程的警惕，在對(duì)體溫的影響上強(qiáng)降溫更加明顯，且更要重視對(duì)老年人的保護(hù)，特別是動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病等血管功能異常的老年人。

1999年Ross提出了動(dòng)脈粥樣硬化是一種炎癥性疾病的說(shuō)法。心血管疾病患者體內(nèi)炎癥標(biāo)志物水平較高，在受到外界刺激時(shí)，機(jī)體內(nèi)部的氧化與抗氧化作用平衡會(huì)遭到破壞，產(chǎn)生大量氧自由基，使得機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，因此導(dǎo)致了SOD表達(dá)水平的升高，而脂質(zhì)代謝紊亂和細(xì)胞損傷越嚴(yán)重，會(huì)引起脂質(zhì)過(guò)氧化、細(xì)胞毒性作用，破壞血管內(nèi)皮，促進(jìn)不穩(wěn)定斑塊形成[11-12]。HSP60的表達(dá)水平與冠心病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)極為相關(guān)，其高表達(dá)的群體患病的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)提高數(shù)倍。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱浪過(guò)程可以誘導(dǎo)機(jī)體HSP60表達(dá)水平增加。機(jī)體在熱刺激下產(chǎn)生過(guò)多的HSP60可以活化免疫細(xì)胞，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞分泌大量TNF-α、ICAM-1等炎性細(xì)胞因子[13-14]，增加炎性細(xì)胞粘附及脂質(zhì)沉積，從而形成動(dòng)脈粥樣硬化，加速病變。而本次模擬試驗(yàn)通過(guò)對(duì)TNF及sICAM-1表達(dá)水平的檢測(cè)結(jié)果則證明了這一理論。持續(xù)性高強(qiáng)度的熱刺激可以導(dǎo)致機(jī)體過(guò)熱，TNF等細(xì)胞因子表達(dá)顯著上升，引發(fā)炎癥損傷。sICAM-1表達(dá)升高后，可通過(guò)誘導(dǎo)白細(xì)胞粘附于血管內(nèi)皮，形成血栓，同時(shí)，介導(dǎo)的激活白細(xì)胞所產(chǎn)生的氧自由基和血管活性物質(zhì)可引起內(nèi)皮損傷。缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）是一種具有轉(zhuǎn)錄活性的核蛋白，與缺氧適應(yīng)、炎癥過(guò)程中的大量相關(guān)基因的表達(dá)相關(guān)。HIF-1α除了已被人們認(rèn)知的在低氧環(huán)境中的功能，在熱耐受性及熱適應(yīng)響應(yīng)也有著重要作用，可在熱環(huán)境下被誘發(fā)[15]。有研究表明，TNF表達(dá)上升也會(huì)上調(diào)HIF-1α活性，本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，熱浪刺激可通過(guò)誘導(dǎo)心肌組織中HIF-1α的表達(dá)，增大冠心病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，所以，高溫?zé)崂耸沟皿w內(nèi)炎癥反應(yīng)加強(qiáng)，TNF-α、sICAM-1等炎性細(xì)胞因子顯著升高，是熱浪過(guò)程增加冠心病風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)誘因。雖然小鼠經(jīng)歷熱浪期間強(qiáng)降溫刺激后HSP60、TNF、sICAM-1及HIF-1α表達(dá)水平均表現(xiàn)出下降的情況，但溫度驟降會(huì)使得血管收縮，增強(qiáng)機(jī)體血液凝血功能[16]。NO與ET-1作為調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)血管收縮平衡及心血管功能的重要因子，在冠心病病理機(jī)制研究中有重要地位，兩者的比值可以反映血管舒張水平，能夠很好地反映熱浪刺激對(duì)動(dòng)物血管活動(dòng)的影響。本次實(shí)驗(yàn)對(duì)ET-1和NO的檢測(cè)結(jié)果可以明顯發(fā)現(xiàn)，在溫度驟降發(fā)生后血管收縮因子顯著升高，NO與ET-1的比值也反映出血管將趨于收縮。由于熱浪期間機(jī)體可能存在血管內(nèi)皮損傷，形成了不穩(wěn)定斑塊、炎性細(xì)胞粘附及脂質(zhì)沉積，在溫度驟降發(fā)生時(shí)血管迅速收縮將極大加速動(dòng)脈粥樣硬化及血栓的形成，從而導(dǎo)致冠心病等心血管疾病的發(fā)病和死亡。

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，熱浪過(guò)程會(huì)誘使機(jī)體炎癥標(biāo)志物水平顯著升高，從而加重動(dòng)脈粥樣硬化疾病的發(fā)生發(fā)展，而熱浪期間強(qiáng)降溫過(guò)程將導(dǎo)致血管迅速收縮，將極大地加速動(dòng)脈粥樣硬化及血栓的形成，從而增加冠心病等心血管疾病的發(fā)病和死亡。因此，在熱浪期間應(yīng)提高對(duì)強(qiáng)降溫過(guò)程的關(guān)注，在熱浪過(guò)程期間尤其要重視保護(hù)已經(jīng)存在脂質(zhì)代謝異常的人群，提前做好預(yù)防措施以減少冠心病等心血管疾病的發(fā)病和死亡。

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Effects of Simulated Heat Wave and Strong Cooling on Risk Factors for Coronary Heart Disease of Apo E Knockout Mice

Liu Haochen1,2,Zhang Shuyu2,Zhou Yanyan1,2,Kuang Zhengzhong1,2
(1 College of Applied Meteorology,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044 2 Information Engineering School in Hebei Province,Baoding 071030)

Abstract:Objective:Simulate a typical weather process and compare the levels of Apo E Knockout Mice’ HSP60,SOD,TNF,sICAM-1,HIF-1α,ET-1,NO,body weight and rectal temperature to study the effects of hot and cold stimulation in mice.In order to further investigate the impact of heat wave on cardiovascular disease,eighteen Apo E Knockout Mice were divided into the heat wave group,strong cooling group and control group.The body weight and rectal temperature of each mouse were measured every day.By use of meteorological environment simulation box,the process of heat wave was stimulated,determining HSP60,SOD,TNF,sICAM-1,HIF-1α,ET-1,NO of Apo E Knockout Mice,measured by enzyme linked immunosorbent assay(ELISA).The result is as follows,HSP60,SOD,TNF,sICAM-1,HIF-1α and rectal temperature of Apo E Knockout Mice in group of heat wave were higher than that in strong cooling and control group.Body weight showed no significant difference but risk increased after the simulation process in strong cooling group.Strong cooling will cause vasoconstriction.Conclusion:Thermal stimulation may aggravate atherosclerosis disease development.The process of Strong Cooling may greatly increase the risk of coronary heart disease.

通信作者：張書(shū)余（1958—），Email:zhangsy@cma.gov.cn

收稿日期：2014年8月18日；修回日期：2014年11月6日

DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2016.01.006

第一作者：劉昊辰（1989—），Email:xingchen19891228@sina.com

資助信息：國(guó)家自然基金項(xiàng)目（41375121）