基于PET探討自發性高血壓大鼠肝陽上亢證模型腦功能變化*

劉晨笑，孫天才，劉子旺△，孟 玥，孫治琪，趙永烈

（1.北京中醫藥大學第三附屬醫院，北京 100029；2.鄭州市中醫院，河南 鄭州 450002）

高血壓是一種臨床上的常見病，癥狀主要表現為頭暈、頭痛、失眠、口干口苦或手足麻[1]等。若不能及時有效地給予控制，后期會出現情緒、認知、記憶、學習等腦功能障礙，給患者心理、生活和社會帶來沉重負擔，因此學術界對高血壓導致腦功能障礙的防治研究備受關注。高血壓在中醫上屬于“眩暈”“頭痛”等范疇，其中以肝陽上亢證最為常見[2]。高血壓導致腦功能障礙發病機制尚未完全明確，腦功能障礙早期診斷臨床上亦缺乏客觀的可視化依據。PET技術通過放射性示蹤劑在組織內部發生電離輻射，產生電信號，通過軟件處理成圖像結果可以直觀顯示身體內部狀態。因此本實驗擬以SHRs為研究對象，采用附子湯灌胃的方法制備肝陽上亢型高血壓模型大鼠，利用PET成像技術，獲得腦功能改變的特定區域，以期為臨床早期預防和治療高血壓腦功能障礙提供診斷依據，進一步提高高血壓患者生活質量。

1 材料和方法

1.1 材料 自發性高血壓大鼠（SHRs）8只，雄性，8周齡，體質量（190±10）g；正常清潔級SD（Sprague Dawley）大鼠 10 只，雄性，8 周齡，體質量（190±10）g。以上動物均由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供，動物許可證號：SCXK（京）2012-0001。實驗過程中，大鼠處于溫度20～25℃、濕度55%±2% 的相對恒定飼養環境中。

18F-FDG示蹤劑由中國人民解放軍總醫院制備，異氟烷由河北九派制藥有限公司提供，附子湯飲片由北京中醫藥大學第三附屬醫院中藥房提供。

附子湯制備方法：90 g單味制附子浸泡30 min，煎煮2次，將2次藥液合并濃縮，生藥量為0.2 g/mL，4℃保存備用。

小動物PET（E-plus animal PET）由中國科學院高能物理研究所研制，動物呼吸麻醉機（VME系列）由美國Matrx公司生產，大鼠無創血壓測量分析系統（ALC-NIBP）由上海奧爾科特生物科技有限公司提供，大鼠固定器自制。

1.2 模型制備 SHRs肝陽上亢證模型參照鄢東紅等[3]的方法，采用附子湯灌胃進行造模。取8只SHRs作為模型組，10只正常清潔級SD大鼠作為對照組。模型組每天按10 mL/kg劑量灌胃附子湯，相當于每天生藥用量為2 g/kg，連續灌服28 d。正常組每天10 mL/kg灌胃生理鹽水作為對照，連續灌服28 d。實驗開始前，大鼠適應性飼養1周，自由進食飲水。

1.3 一般指標檢測 ①在靜息狀態下測量全部大鼠尾動脈血壓，重復測量3次后取平均值，于造模前和造模后各測量1次。②易激惹程度評分檢測：捉持頸部時驚跳、尖叫記1分；捉持頸部時激怒欲咬人記2分；提尾部時即尖叫、驚跳，甚至欲咬人或同籠大鼠頻繁打斗，頻咬鐵籠記3分；無明顯現象記0分；將全部大鼠于造模完成后進行測量1次。③依次觀察所有大鼠毛發及眼結合膜充血情況，于造模前后進行測量1次。

1.4 PET腦功能成像 本次實驗采用18F-FDG蹤劑，18F-FDG是放射化學純度高（＞90%），測量誤差較小（＜10%）的優良示蹤劑。掃描前各組大鼠禁食禁水6 h，經尾靜脈注射148-185MBq18F-FDG示蹤劑，30 min后，予5%異氟烷麻醉，然后將大鼠以俯臥位置于PET掃描臺上，掃描過程中保持頭部固定，并予2.5%～3%異氟烷持續吸入以保證檢查順利進行。各組大鼠按程序行投射顯像和發射顯像，獲得的圖像經時間衰減及組織衰減校正后進行濾波處理和計算機影像重建，獲得腦組織各斷層影像。

1.5 統計學分析 采用SPSS 20.0軟件進行統計學分析，結果采用“均數±標準差（±s）”表示，干預前后各組之間采用配對樣本t檢驗，組間比較采用單因素ANOVA檢驗。分析PET圖像時，運用統計參數圖（SPM2）圖像分析軟件，選擇PET模塊，獲得大鼠標準腦圖像，采用高斯平滑濾波去噪，提高影像信噪比，最后行實驗矩陣設計、參數估計等，通過各組實驗前后配對樣本t檢驗，獲得代謝差異腦區，并自動給出Talairach坐標與t值，按照坐標查閱各腦功能區的解剖定位。

2 結果

2.1 大鼠血壓及一般情況變化 造模前，模型組收縮壓明顯高于對照組（P＜0.05），舒張壓也明顯高于對照組（P＜0.05），說明模型組符合高血壓動物模型；模型組造模后收縮壓、舒張壓分別與造模前相比，變化均不明顯（收縮壓P值為0.063，舒張壓P值為0.203），說明附子湯對模型組血壓影響較小。

造模完成后，與對照組相比，模型組易激惹程度明顯增高（P＜0.05），毛發蓬松無光澤，眼結合膜呈明顯充血狀，顏色加深。綜合以上造模前后血壓結果，說明附子湯對模型組行為學影響明顯，對血壓影響不明顯，提示SHRs肝陽上亢證模型制備成功，結果見表1。

2.2 PET腦功能成像結果 在PET成像中，紅、黃區域代表葡萄糖代謝增高腦區，藍、綠區域代表葡萄糖代謝減低腦區。該PET圖像中，SHRs肝陽上亢證模型組藍、綠區域存在于右側間腦、中腦頂蓋、丘腦、基底核、兩側大腦半球、尾狀核、紋狀體、屏狀核、尾狀核，說明以上區域葡萄糖代謝降低，以上腦區體素水平與對照組各腦區相比，差異具有統計學意義（P＜0.05）。模型組紅、黃區域存在于右側大腦半球、聯合纖維、胼胝體，說明這些區域葡萄糖代謝增高，以上腦區體素水平與對照組各腦區相比，差異具有統計學意義（P＜0.05）。結果見表 2，圖 1、2、3。

表1 兩組大鼠造模前、后血壓及易激惹程度改變情況（±s）

表1 兩組大鼠造模前、后血壓及易激惹程度改變情況（±s）

注：與對照組相比，△P＜0.05

組別 n收縮壓/mmHg 舒張壓/mmHg 易激惹程度/分造模前 造模后 造模前 造模后對照組 10 102±11 102±13 67±13 67±14 0.64±0.21模型組 8 180±11△ 197±23△ 141±13△ 149±17△ 1.33±0.41△

表2 SHRs肝陽上亢證模型葡萄糖代謝改變腦區

3 討論

高血壓屬中醫“眩暈”“頭痛”等范疇，臨床上以肝陽上亢證最為常見[2]。肝陽上亢型高血壓的中醫病機多因腎陰虧虛，水不涵木，肝陽偏亢，上盛下虛[4]，發則眩暈、頭痛。高血壓導致的腦損害主要表現為認知功能障礙，在中醫理論中屬“癡呆”“健忘”等范疇，此類疾病病位在腦，病機多從肝來論述。中醫認為肝主疏泄，調暢情志，肝經不和則情志異常，而情志主要為腦所主；肝藏血，肝血充盛，腦髓得養，肝陽偏亢，肝血虧虛，腦髓失養，情志出現異常；肝又藏魂，肝司藏失職，魂志不全，亦是認知障礙的表現。其中肝陽上亢型高血壓導致的“癡呆”“健忘”等情志性疾病多因肝陽偏亢，肝腎陰虛，陰虛日久，則腎精虧耗，腎精充于腦，腎精虧耗則腦髓失養，腦髓失養則神機不靈，從而出現“癡呆”“健忘”等疾病。可見中醫從肝陽上亢論述“癡呆”“健忘”等情志疾病與現代醫學所謂的高血壓導致的認知功能障礙機理多有類似。因此從高血壓肝陽上亢證探討腦功能變化對于診斷和防治高血壓導致的認知功能障礙具有重要的臨床意義，而且對于揭示中醫從肝論治“癡呆”“健忘”等情志疾病的腦部病理基礎也具有重要的研究意義。SHRs是與人類原發性高血壓最接近的動物模型[5]，因此本實驗以SHRs為研究對象，采用灌服附子湯的方法[3]制備肝陽上亢證模型，最終行為學結果顯示本次實驗SHRs肝陽上亢證造模成功，造模后的癥狀與人發病癥狀類似。

圖1 自發性高血壓肝陽上亢證模型大鼠葡萄糖代謝改變腦區（冠狀面圖）

圖2 自發性高血壓肝陽上亢證模型大鼠葡萄糖代謝改變腦區（橫切面圖）

圖3 自發性高血壓肝陽上亢證模型大鼠葡萄糖代謝改變腦區（矢狀面圖）

現代醫學認為認知功能是人腦所特有的高級活動功能，是大腦采集、整理、存儲信息的能力，包括學習、記憶、想象等能力。認知功能障礙是指各種原因導致的上述大腦功能受損，引起學習記憶等嚴重障礙的病癥，根據其損傷程度分為輕度認知功能障礙到癡呆等不同階段，其中以癡呆最為嚴重，極大影響生活質量[6]。而認知功能障礙的發生與高血壓關系密切，高血壓可使學習、記憶、思維等腦功能受損，影響認知[7-8]。李擁軍等[9]提出高血壓可使腦血流灌注失衡、腦血管及腦白質損傷，從而造成認知功能障礙。同時高血壓可使全腦血流量下降，腦組織缺血缺氧，神經元受損，亦導致認知功能障礙[10]。高血壓還可以導致動脈硬化，影響血管功能，血運減少從而降低腦組織功能，進而影響認知功能[11]。但目前高血壓導致的各項腦功能受損的特定腦區尚不甚明確，高血壓肝陽上亢證腦功能受損區域研究更為稀少。因此在本實驗中，我們采用PET腦功能成像技術，在高血壓發病初期即可直觀看到自發性高血壓大鼠肝陽上亢證模型腦功能發生變化的特定腦區，其中腦功能減低的腦區主要有丘腦、基底核、尾狀核，腦功能增高的腦區主要為胼胝體，這為高血壓導致的認知功能障礙早期診斷提供了可靠依據。

丘腦是間腦的一部分，與前腦和皮層下結構聯系密切，在大腦皮層和皮層下區域之間發揮著中繼站的作用，參與記憶、語言及智力等活動，對于意識水平和調節感覺信息具有重要作用[12]。Richard Jennings J[13]和張艷等[14]研究發現高血壓可致丘腦供血減少，使得該腦區代謝減低、腦功能受到抑制，從而使患者出現記憶、語言、智力等認知功能障礙。本實驗中，肝陽上亢型高血壓大鼠丘腦代謝明顯減低，這提示在高血壓導致的認知障礙未表現以前，丘腦已經發生了功能改變，也說明了高血壓引發認知功能障礙的可能腦部病灶為丘腦位置，這也揭示了肝陽上亢導致的中醫“癡呆”“健忘”等病出現記憶減退，智力低下等癥潛在的病理基礎。基底核的主要功能為輔助言語產生、自主運動的控制、整合調節意識活動和運動反應，同時還參與記憶、情感和學習等高級功能。基底核中不同核團的神經元能夠合成不同的神經遞質，形成膽堿能網絡連接基底核與皮質，兩者分離可能作為言語、運動、認知等腦功能缺陷的解釋[15]。臨床發現高血壓導致偏癱、失語、運動障礙患者MRI顯示病灶部位多在基底核[16]。本次實驗中，動物模型基底核功能降低，這提示基底核功能早期改變是高血壓導致認知障礙的病理原因，也揭示了肝陽上亢導致的中醫“癡呆”出現的言語障礙、運動失衡等癥的潛在腦部病理基礎。PET圖像發現尾狀核區葡萄糖代謝亦有所降低，有人研究尾狀核體積縮小可導致認知功能障礙[17]，這也提示尾狀核代謝降低可能也是高血壓引發認知功能障礙的早期病理改變，也是中醫肝陽上亢證“癡呆”的病理原因。

在本實驗中，胼胝體葡萄糖代謝增強。胼胝體連接兩側大腦半球，是最大的連合纖維，對于視覺、語言和認知具有重要作用[18]。高血壓狀態下，胼胝體血流量減少，代謝降低[19]，但在本實驗中該區代謝異常增強，這可能與本次實驗研究對象為肝陽上亢證模型這一特殊因素有關。在肝陽上亢模型中，由于TH基因擴增使TH基因的mRNA及蛋白質過度表達，引起TH活性增加，導致血漿NE、E增加[20]，而胼胝體的功能與NE、E等神經遞質的含量成正相關[21]，因此導致了該區域代謝異常增強。本次實驗中該動物模型胼胝體代謝增強是否代表了高血壓肝陽上亢證患者胼胝體代謝增強，以及胼胝體代謝增強與認知功能障礙之間的關系尚待進一步研究。

高血壓發病初期即有腦功能改變，本次實驗從PET對不同腦區代謝情況成像亦證實了這一點，但腦功能改變早期癥狀往往具有隱匿性，直到后期腦功能障礙嚴重時癥狀才開始凸顯[22]，因此臨床上往往存在診治不及時，從而延誤病情的情況。通過本次實驗發現了肝陽上亢型高血壓大鼠早期腦代謝異常的區域，這不僅為臨床早期診斷高血壓導致的腦功能改變提供了可視化依據，進而為肝陽上亢證高血壓導致認知功能障礙的提早預防與治療提供了可靠依據，同時也初步揭示了肝陽上亢導致的中醫“癡呆”“健忘”等情志性疾病潛在的腦部病理基礎。