本文選題：阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征 + 動物模型��； 參考：《第三軍醫(yī)大學》2010年碩士論文

【摘要】： 阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(Obstructive sleep apnea hypopnea syndrome OSAHS)是指在睡眠期間反復發(fā)生上氣道阻塞并引起呼吸間歇性暫停的疾病,臨床主要表現(xiàn)為睡眠打鼾、憋氣,晨起頭痛頭暈,日間嗜睡乏力。由于在夜間睡眠中反復出現(xiàn)低氧血癥和睡眠結(jié)構(gòu)紊亂,導致OHSAS患者心腦血管疾病并發(fā)癥增加。目前認為OSAHS是高血壓心肌梗死和腦卒中等疾病的獨立危險因素,嚴重影響人類的生活質(zhì)量和生存時間,近年來已引起廣泛重視。 上氣道解剖性狹窄和局部軟組織易塌陷性是OSAHS發(fā)生的主要原因[1]。有研究發(fā)現(xiàn)OSAHS患者睡眠時呼吸道阻力比正常人睡眠時要高3倍[2]。上氣道擴張肌收縮能力是決定OSAHS患者上氣道開發(fā)程度的重要因素[3]。頦舌肌是主要的上氣道擴張肌,正常收縮時舌體前移,可以阻止咽腔的縮小并對抗氣流的阻力,維持氣道開放。 臨床及基礎研究證實[4,5],頦舌肌的功能異�？蓪е律蠚獾浪�,并且是引發(fā)OSAHS的最重要原因之一。因此,改善頦舌肌功能可成為有效、合理治療OSAHS的關鍵。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)[6,7,8],在夜間睡眠中呼吸暫停發(fā)生時,給予OSAHS患者頦舌肌急性電刺激,可促使頦舌肌的收縮,改善即刻的通氣,終止呼吸暫停。但這種電刺激治療模式系急性短期治療,刺激頻率是50Hz左右,不排除會損傷頦舌肌,且無長期治療效果也無預防呼吸暫停事件發(fā)生的作用。因而,需要尋找一種更科學、有效的頦舌肌電刺激模型,實現(xiàn)對OSAHS頦舌肌肌纖維有宜的重構(gòu),防止上氣道的塌陷和狹窄,改善OSAHS的通氣,提高其遠期生活質(zhì)量。 不同頻率的電刺激可使骨骼肌產(chǎn)生不同的適應性變化,骨骼肌肌纖維類型可以發(fā)生轉(zhuǎn)變,具有高度的可塑性[9]。研究發(fā)現(xiàn)[10],對新西蘭白兔頦舌肌低頻10Hz電刺激7天后,其頦舌肌I型肌纖維增加,頦舌肌抗疲勞能力得以增強。然而,如果電刺激后肌纖維I型纖維比例增加,隨之而來的問題是肌肉收縮力量、速度及應急能力均會有所降低,顯然這不是臨床治療OSAHS所需求的最佳肌纖維重構(gòu)。以往我們在研究變頻電刺激膈肌中發(fā)現(xiàn)[11],低頻復合生理頻率電刺激膈肌可以改善肌球蛋白比例和含量,既增強頦舌肌抗疲勞能力有增強收縮強度。據(jù)以上我們推測,低頻復合生理頻率慢性電刺激(low and physiological frequency chronic electrical stimulation,LPCES)可能是改善OSAHS頦舌肌肌纖維比例,增強肌肉抗疲勞能力和收縮力的最佳電刺激模式。目前,國內(nèi)外研究尚無類似報道。 本課題擬研究低頻和低頻復合生理頻率電刺激對OSAHS兔頦舌肌肌纖維結(jié)構(gòu)、能量代謝及力學特征的適應性變化特征和規(guī)律。論證闡明低頻復合生理頻率慢性電刺激(10+40HZ)防治頦舌肌疲勞的機理,為臨床使用低頻復合生理頻率慢性電刺激頦舌肌治療OSAHS提供理論依據(jù)。 本課題主要包括以下內(nèi)容: (一)阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型的建立及模型的評價 1.采用低壓缺氧法建立阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型。 2.采用X線電子計算機斷層掃描(computed tomography CT)觀察阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型上氣道結(jié)構(gòu)的變化。 3.采用Rm6240多道生理信號采集處理系統(tǒng)觀察阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型睡眠呼吸氣流的變化。 4.觀察阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型血氣分析的變化。 5.觀察阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型咽部及頦舌肌組織病理學的變化。 (二)低頻復合生理頻率慢性電刺激后阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌肌球蛋白重鏈(myosin heavy chain MHC)亞型表達變化的實驗觀察 1.采用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-polyacrylamide gel electrophoresis SDS-PAGE)法測定,低頻復合生理頻率慢性電刺激后阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌MHC四種亞型蛋白表達的變化。 2.采用半定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈式反應(Reverse transcripatase-polymerase Chainreaction RT-PCR)法測定,低頻復合生理頻率慢性電刺激后阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌MHC四種亞型mRNA表達的變化 (三)低頻復合生理頻率慢性電刺激后阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌力學特征與肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶活性(sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase SERCA)變化的實驗觀察 1.采用Rm6240多道生理信號采集處理系統(tǒng)測定低頻復合生理頻率慢性電刺激后阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌力學特征的改變。 2.采用南京建成生物工程研究所提供的Ca2+-ATP酶測試盒測定低頻復合生理頻率電刺激后阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌SERCA活性的改變。 主要結(jié)果: 1.阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型組上氣道CT掃描結(jié)果顯示:舌骨水平的咽后壁增厚(P 0.01)、前后徑減小(P 0.05)、截面積減小(P 0.01);軟腭中點水平軟腭增厚(P 0.05),上下徑減小(P0.05)。 2.阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型組較對照組睡眠期間的呼吸暫停低通氣指數(shù)(apnea hypopnea index,AHI)明顯升高(P0.01)、呼吸頻率加快(P 0.01)、呼吸時比增加(P0.01)、平均呼吸深度增加(P0.05)。 3.阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型組較對照組動脈血氧分壓(PaO2)降低(P0.01)、二氧化碳分壓(PaCO2)增高(P0.05)。 4.阻塞性睡眠呼吸暫停兔模型組織病理檢測顯示:光鏡下可見咽壁黏膜上皮組織增厚并角化,黏膜下層組織腺體增生;頦舌肌肌纖維萎縮、有溶解斷裂現(xiàn)象。 5.在SDS- PAGE分析頦舌肌MHC亞型比例實驗中,10Hz電刺激組及(10+40)Hz電刺激組頦舌肌MHCⅠ亞型比例增加(P 0.05),MHCⅡa亞型減少(P 0.05);(10+40)Hz電刺激組變化的趨勢更加明顯。 6.在RT-PCR法分析頦舌肌MHC亞型mRNA表達實驗中,10Hz電刺激組MHCⅠ亞型mRNA表達量稍有上升,但差異不顯著(P 0.05);(10+40)Hz電刺激組MHCⅠ亞型mRNA表達量顯著上升(P 0.05);MHCⅡa,MHCⅡb及MHCⅡx三種亞型mRNA表達無顯著差異。 7.在觀察頦舌肌力學特征的實驗中,10Hz組頦舌肌抗疲勞能力明顯提高(P0.05),但收縮力改善不明顯(P 0.05),(10+40)Hz組頦舌肌肌收縮力和抗疲勞能力都明顯提高(P0.05)。 8.在觀察頦舌肌SERCA活性的實驗中,10Hz組頦舌肌SERCA活性明顯降低(P0.05)、(10+40)Hz組頦舌肌SERCA活性稍增高(P0.05)。 全文結(jié)論 1.慢性低壓缺氧方法可以建立阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征兔模型,其病理生理改變與阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者相似。 2.低頻復合生理頻率慢性電刺激可使阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌MHC由Ⅱa型向Ⅰ型轉(zhuǎn)化,即“由快向慢”轉(zhuǎn)化,頦舌肌肌纖維結(jié)構(gòu)上的變化是其功能改善的基礎。 3.低頻復合生理頻率慢性電刺激可提高阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌抗疲勞能力及收縮力,并增強阻塞性睡眠呼吸暫停兔頦舌肌SERCA活性、改善興奮-收縮偶聯(lián)。提示低頻復合生理頻率慢性電刺激是對OSAHS患者治療的較好頻率模式。
[Abstract]:Obstructive sleep apnea syndrome ( Obstructive Sleep Apnea Syndrome ) is a disease caused by repeated upper airway obstruction and intermittent apnea during sleep . The clinical manifestations are sleep snoring , breath hold , morning headache , dizziness , daytime drowsiness and fatigue . As a result of the repeated occurrence of hypoxia and sleep disorder during the night sleep , the cardiovascular and cerebrovascular disease complications of OHSAS patients are increased . Currently , it is considered that the obstructive sleep apnea syndrome is an independent risk factor for hypertension , myocardial infarction and stroke , which seriously affects the quality of life and the survival time of human beings , and has attracted extensive attention in recent years .



The main reason why the upper airway anatomic stenosis and local soft tissue collapse is the main cause of the occurrence of obstructive sleep apnea . The results showed that the respiratory tract resistance was 3 times higher than that of normal subjects during sleep . The ability of the upper airway to expand muscle contraction is an important factor influencing the degree of airway development in patients with obstructive sleep apnea . The genioglossus is the main upper airway extension muscle , the tongue moves forward during normal contraction , which can prevent the pharyngeal cavity from shrinking and resist the flow resistance and maintain the airway open .



Therefore , it is necessary to find a more scientific and effective electrical stimulation model of the chin tongue muscle , which can improve the ventilation and improve the long - term quality of life .



Different frequency electric stimulation can make skeletal muscle produce different adaptability , skeletal muscle fiber types can change , and have high plasticity . It was found that the muscle contraction strength , the speed and the emergency ability were decreased after 7 days of 10 Hz electrical stimulation . However , it was found that low and physiological frequency chronic electrical stimulation ( LPCES ) might be the best mode of electrical stimulation to improve the muscle fiber ratio , muscle fatigue resistance and contraction force . At present , there are no similar reports at home and abroad .



This study intends to study the adaptive changes in the structure , energy metabolism and mechanical characteristics of the chin - glossus muscle fibers in obstructive sleep apnea syndrome by low - frequency and low - frequency composite physiological frequency electrical stimulation . It is demonstrated that the mechanism of chronic electrical stimulation ( 10 + 40HZ ) of low - frequency composite physiological frequency can be used to control the fatigue of the chin - glossus muscle , which provides a theoretical basis for the clinical use of low - frequency composite physiological frequency chronic electrical stimulation of the chin - glossus muscle .



This topic mainly includes the following :



( 1 ) Establishment and evaluation of model of obstructive sleep apnea rabbit model



1 . The model of obstructive sleep apnea rabbit was established by low pressure hypoxia .



2 . X - ray computed tomography ( computed tomography ) was used to observe the changes of airway structure in obstructive sleep apnea - rabbit model .



3 . Rm6240 multichannel physiological signal acquisition and processing system was used to observe the changes of sleep - breathing gas flow in obstructive sleep apnea - rabbit model .



4 . Observe the changes of blood gas analysis in obstructive sleep apnea rabbit model .



5 . To observe the pathological changes of pharyngeal and genioglossus in obstructive sleep apnea .



( 2 ) Experimental observation on the expression of myosin heavy chain MHC ( MHC ) subtype in patients with obstructive sleep apnea after chronic electrical stimulation of low - frequency composite physiological frequency



1 . SDS - polyacrylamide gel electrophoresis ( SDS - PAGE ) method was used to determine the changes of the expression of MHC four isoforms in the submental tongue muscle of rabbits after chronic electrical stimulation with low frequency compound physiological frequency .



2 . The changes of the mRNA expression of MHC four isoforms in the chin tongue muscle of rabbits after chronic electrical stimulation with low frequency and complex physiological frequencies were determined by reverse transcriptase polymerase chain reaction ( RT - PCR ) .



( 3 ) Experimental observation on the changes of the mechanical characteristics and Ca2 + - ATPase activity of the muscle sarcoplasmic reticulum ( Ca 2 + - ATPase SERCA ) in patients with obstructive sleep apnea after chronic electrical stimulation of low - frequency composite physiological frequency



1 . Using Rm6240 multi - channel physiological signal acquisition and processing system to measure the changes of the mechanical characteristics of the chin - glossus muscle of rabbits after chronic electrical stimulation with low - frequency composite physiological frequency .



2 . Using the Ca2 + - ATPase test kit provided by Nanjing Institute of Biological Engineering to measure the changes of SERCA activity of the chin tongue muscle of rabbits after low - frequency compound physiological frequency electrical stimulation .



Main results :



1 . The results of CT scan on the upper airway of obstructive sleep apnea rabbit model showed that the thickness of posterior pharyngeal wall increased ( P 0.01 ) , the anterior and posterior diameter decreased ( P 0.05 ) , the cross - sectional area decreased ( P 0.01 ) , and the soft palate increased significantly ( P 0.05 ) and the upper and lower diameters decreased ( P0.05 ) .



2 . Obstructive sleep apnea rabbits model group was significantly higher than that in the control group during sleep ( P0.01 ) , the respiratory rate increased ( P0.01 ) , the respiration time ratio increased ( P0.01 ) , and the average respiration depth increased ( P0.05 ) .



3 . Compared with the control group , the obstructive sleep apnea rabbits model group was lower than the control group ( P0.01 ) , and the carbon dioxide partial pressure ( PaCO 2 ) was increased ( P0.05 ) .



4 . The pathological examination of obstructive sleep apnea rabbit model showed that the epithelium of the pharyngeal wall was thickened and keratose under the light microscope , the glandular hyperplasia of the submucous glands of the mucous membrane was observed , and the muscular fibers of the genioglossus muscle atrophy and the phenomenon of dissolution and fracture was observed .



5 . After SDS - PAGE analysis , the proportion of MHC鈪爋f the genioglossus in 10 Hz electric stimulation group and ( 10 + 40 ) Hz electric stimulation group increased ( P 0.05 ) , the MHC 鈪 subtype decreased ( P 0.05 ) , and ( 10 + 40 ) Hz electric stimulation group changed more clearly .



6 . In the experiment of RT - PCR , the expression of MHC class I mRNA in 10Hz electrical stimulation group was slightly increased , but the difference was not significant ( P 0.05 ) ; ( 10 + 40 ) Hz electrical stimulation group MHC class I mRNA expression increased significantly ( P 0.05 ) ; there was no significant difference between MHC 鈪 , MHC 鈪 and MHC 鈪 mRNA expression .



7 . In the experiment of observing the mechanical characteristics of the genioglossus , the fatigue resistance of the genioglossus in 10 Hz group was obviously improved ( P0.05 ) , but the improvement of the contraction force was not obvious ( P 0.05 ) , and the contraction force and fatigue resistance of the genioglossus muscle in the ( 10 + 40 ) Hz group were obviously improved ( P0.05 ) .



8 . In the experiment of observation of SERCA activity , the SERCA activity of the genioglossus muscle of 10Hz group was significantly decreased ( P0.05 ) , and the activity of SERCA in the genioglossus of the ( 10 + 40 ) Hz group was slightly increased ( P0.05 ) .



full - text conclusion



1 . The model of obstructive sleep apnea syndrome can be established by chronic low pressure hypoxia , and its pathological changes are similar to those of obstructive sleep apnea syndrome .



2 . Chronic electrical stimulation of low - frequency composite physiological frequency can cause obstructive sleep apnea to change MHC from type 鈪 to type I , that is , " slow to slow " transformation , and changes in the structure of the muscle fiber of the genioglossus muscle fibers are the basis of its function improvement .



3 . Chronic electrical stimulation of low frequency compound physiological frequency can improve the fatigue resistance and contraction force of the chin tongue muscle in obstructive sleep apnea , and enhance the SERCA activity of the chin tongue in the obstructive sleep apnea and improve the excitation - contraction coupling . It is suggested that the chronic electrical stimulation of low frequency composite physiological frequency is a good frequency mode for the treatment of patients with obstructive sleep apnea .
【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：R766

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本文編號：2000607