长期暴露于高海拔低氧环境通过抑制肾素-血管紧张素系统降低大鼠血压

Long-term exposure to high-altitude hypoxic environments reduces blood pressure by inhibiting the renin-angiotensin system in rats.

作者信息Delong Duo, Junbo Zhu, Mengyue Wang, Xuejun Wang, Ning Qu, Xiangyang Li
PMID40303590
发布时间2025-04-15
DOI10.3389/fphys.2025.1565147

实验完整度

包含动物模型、超声心动图、血流动力学、组织病理学、免疫组化等多层级验证,并设有对照组。

主要模型

自发性高血压大鼠(SHR) Wistar-Kyoto(WKY)大鼠

重点核对

低氧暴露海拔4300 m,PaO2 12.5 kPa,持续10周 血压测量采用尾套法,每次连续三次取均值 每组6只大鼠(n=6) 免疫组化使用特定抗体及稀释比例

摘要

本研究评估了慢性高海拔低氧对自发性高血压大鼠(SHR)和血压正常的Wistar-Kyoto(WKY)大鼠血压调节的影响,重点关注心血管重塑、血流动力学改变和肾素-血管紧张素系统(RAS)调节。方法:将8周龄雄性SHR和WKY大鼠分为四组:SHR高海拔低氧组(SHR-H)、WKY高海拔低氧组(WKY-H)、SHR对照组(SHR-C)和WKY对照组(WKY-C)。低氧组暴露于海拔4300 m(PaO2: 12.5 kPa)10周。采用无创尾套法测量血压,超声心动图评估心功能,导管法测量右心压力。组织病理学分析包括苏木精-伊红染色和Masson/Weigert染色以评估器官损伤和血管重塑,而RAS组分通过免疫组织化学评估。结果:慢性低氧显著降低了SHR-H大鼠的收缩压、舒张压和平均动脉压,但对WKY-H大鼠无影响。SHR-H大鼠表现出射血分数、缩短分数、收缩期左室前壁厚度和舒张期左室前壁厚度降低,左室舒张末期内径和左室收缩末期内径增加,而WKY-H仅表现为射血分数和缩短分数降低。两组均出现平均肺动脉压、右心室收缩压和右心室舒张末压升高。SHR-H大鼠表现为主动脉中膜变薄、弹力纤维降解、血粘度升高及多器官损伤(心肌坏死、肺纤维化),而WKY-H大鼠表现为中膜变薄和红细胞增生,无纤维化。免疫组织化学显示SHR-H大鼠血管紧张素转换酶(ACE)-血管紧张素II(Ang II)-血管紧张素II 1型受体(AT1)轴受到抑制,而WKY-H大鼠Ang I/II降低,但ACE2和Mas受体(MasR)无变化。结论:长期高海拔低氧暴露降低SHR大鼠血压,可能归因于心功能代偿衰竭、血管重塑以及ACE-Ang II-AT1R和ACE2-Ang1-7-MasR轴的同时抑制。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
长期高海拔低氧暴露对高血压大鼠血压的影响及其潜在机制。
核心机制
长期高海拔低氧通过抑制ACE-Ang II-AT1R和ACE2-Ang1-7-MasR两条RAS轴,降低血管张力,同时引起心脏功能代偿衰竭和血管弹性纤维降解,综合导致血压下降。
主要证据
SHR-H大鼠血压显著降低,伴随EF、LVAMs等心功能指标下降,主动脉中膜变薄、弹性纤维面积减少,免疫组化显示ACE、Ang II、AT1R、ACE2、Ang1-7、MasR表达均降低。
研究意义
揭示了高海拔低氧环境下高血压血压调节的潜在机制,但强调该效应具有物种特异性,与人类高海拔血压升高现象不同。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物分组与低氧暴露

建立慢性高海拔低氧暴露的高血压大鼠模型及对照。

将SHR和WKY大鼠分别随机分为低氧组和对照组,低氧组暴露于海拔4300 m(PaO2 12.5 kPa),对照组于海拔1660 m(PaO2 17.5 kPa),持续10周。

2

血压及心功能检测

评估低氧暴露对大鼠血压和心脏功能的影响。

采用尾套法测量收缩压、舒张压、平均血压和心率;采用超声心动图测量心输出量、射血分数、缩短分数、左室内径及室壁厚度等参数。

3

血流动力学检测

评估低氧暴露对大鼠肺动脉压和右心室压力的影响。

通过右颈外静脉插管至右心室和肺动脉,记录平均肺动脉压、右心室收缩压和舒张末压。

4

组织病理学分析

评估低氧暴露对心、肝、肺、肾及主动脉形态和纤维成分的影响。

取各组大鼠心、肝、肺、肾和腹主动脉组织,固定、包埋、切片,进行HE染色、Masson染色和Weigert染色,观察组织损伤、胶原和弹力纤维变化,并半定量评分。

5

RAS组分表达检测

评估低氧暴露对主动脉RAS各组分表达的影响。

采用免疫组化检测腹主动脉组织中Ang I、ACE、Ang II、AT1R、ACE2、Ang1-7和MasR的表达,并分析阳性面积比例。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证分子表达变化
血液学与生化分析
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
SD大鼠----
Wistar Kyoto大鼠----
BP-2010A自动无创血压监测仪Softron Biotechnology Co. Ltd.--
Vevo 3100小动物超声系统Fujifilm Visualsonics Inc.--
MS250超声探头(20 MHz)Visual-Sonics--
MP150 16导生理信号采集系统Biopac--
Pannoramic 250数字切片扫描仪3DHISTECH--
CaseViewer图像分析软件(版本2.4.0)3DHISTECH--
Image-Pro Plus 6.0分析系统Media Cybernetics--
XN-9000全自动血液分析仪Sysmex Corp.--
AU5800全自动生化分析仪Beckman Coulter Corp.--
抗Ang I抗体BiossBs-1707R
抗ACE抗体Proteintech24743-1-AP
抗Ang II抗体BiossBs-0587R
抗AT1R抗体Proteintech25343-1-AP
抗ACE2抗体Proteintech21115-1-AP
抗Ang1-7抗体Biossbs-20101R
抗MasR抗体Biossbs-5926R
HRP标记山羊抗兔二抗ServicebioGB23303
HALO数据分析系统IndicaLabs.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与分组
8周龄雄性SHR和WKY大鼠,每组6只,随机分为低氧组(海拔4300 m,PaO2 12.5 kPa)和对照组(海拔1660 m,PaO2 17.5 kPa),暴露10周。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.1 Animals and experimental treatments
血压测量
采用BP-2010A无创血压监测仪尾套法,测量前适应性训练7天,每次连续测量3次取平均。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.2 Blood pressure measurements
超声心动图
使用Vevo 3100系统,MS250探头(20 MHz),M模式测量连续3个心动周期取平均。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.3 Echocardiography examination
血流动力学
麻醉剂(乌拉坦0.5 mL/100 g腹腔注射),右颈外静脉插管至右心室和肺动脉,使用MP150系统记录mPAP、RVSP、RVEDP。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.4 Measuring mPAP, RVSP, and RVEDP
免疫组化
一抗及稀释比例:Ang I (1:100), ACE (1:200), Ang II (1:100), AT1R (1:100), ACE2 (1:400), Ang1-7 (1:100), MasR (1:100);抗原修复:柠檬酸缓冲液(pH 6.0)微波热修复。
阅读提示:详见Materials and Methods 4.7 Immunohistochemistry