鄭 曦 綜述,楊永健 審校
高血壓是在世界范圍內嚴重危害人們身體健康的疾病,我國的高血壓患病率也呈逐年上升趨勢,其發(fā)病機制非常復雜,除與飲食、遺傳等因素相關外,環(huán)境因素也扮演著十分重要的角色。據流行病調查顯示,在嚴寒的冬天,各種心腦血管疾病的發(fā)病率也隨之上升[1]。居住于海拔較高的低溫地帶的人群則更易患上高血壓、妊高征。此外寒冷季節(jié),無論是高血壓患者還是正常血壓個體,均存在收縮壓升高現象。寒冷與血壓的升高有著密切的聯系,本文就寒冷如何導致高血壓的機制作一綜述。
交感神經系統(tǒng)的激活對高血壓的形成有著重要的影響,生活在各種高壓力環(huán)境的人群更容易罹患高血壓病[2]。寒冷可導致心率加快、加強,代謝增加等一系列表現。Fregly[3]建立了寒冷誘導高血壓的動物模型,并認為寒冷可以刺激交感神經系統(tǒng)導致高血壓。Naohiro Kanayama 將孕鼠和非孕鼠隨機放入地板0oC室內23oC(實驗組)或者地板和室內23oC(對照組)的鼠籠內,2 周后觀察到實驗組老鼠的血壓明顯高于對照組。老鼠血壓升高的時間與其初始體重、暴露環(huán)境的溫度及每天暴露的時間等因素密切相關。研究證實[4]長期暴露于寒冷環(huán)境中會激活交感神經系統(tǒng)從而導致神經末梢釋放腎上腺素、去甲腎上腺素(NE)、神經肽Y(NPY)等神經遞質的增加,進而引起阻力小動脈收縮,并且可引起心輸出量增加,改變正常的腎臟一容量關系,使血壓升高。
腎臟的水鈉潴留,通過全身血流自身調節(jié),為避免心排血量增高使組織灌注過度,全身阻力小動脈收縮增強,使外周阻力增高,壓力利尿鈉機制可將潴留的水鈉排泄出去。有很多因素可導致腎臟水鈉潴留。比如交感神經系統(tǒng)亢進引起的腎血管阻力增加,腎小球的微小結果病變。石紅梅[5]等人發(fā)現低溫會引起大鼠體內二醛(MDA)含量的上調,超氧化物岐化酶(SOD)、一氧化氮合成酶(NOS)以及一氧化氮(NO)含量的下降,從而導致腎臟腎小球、腎小管、腎動脈結構及功能的異常,腎臟的病理學檢查發(fā)現寒冷組大鼠腎小球基底膜增厚,系膜細胞增生,腎小管上皮可見廣泛水腫、空泡樣變,腎間質水腫,與對照組相比,病變明顯。腎臟的損傷導致腎性水鈉潴留,并通過全身血流自身調節(jié)使外周血管阻力和血壓升高。
各種刺激會導致抗氧化系統(tǒng)和自由基清除劑的水平發(fā)生變化[6]。慢性的冷暴露會通過破壞體內促氧化劑和抗氧化劑的平衡而導致氧化性應激。生理情況下。NO 的產生和代謝處于動態(tài)平衡中,以保證機體持續(xù)釋放一定濃度的NO 而維持生理功能。無論合成還是代謝環(huán)節(jié)出現問題,都會影響體內NO的水平。超氧化物歧化酶(SOD)是體內主要的抗氧化物酶之一,能抑制NO 與超氧陰離子(·O2-)結合生成過氧亞硝酸陰離子(ONOO-),保證NO 濃度的穩(wěn)定[7]。但是,當體內的超氧化物水平即活性氧明顯增加時,SOD會被大量消耗,不足以抑制NO與超氧陰離子(·O2-)結合,導致NO急劇減少。長期的寒冷刺激引起SOD活力的下降,造成超氧化物自由基的增加,對細胞造成損壞。超氧陰離子(·O2-)通過與NO 結合生成ONOO-而降低NO的水平,使血管舒張功能降低。血管的舒張功能一旦降低,就會破壞血壓自身的穩(wěn)定性,從而形成高血壓,高血壓又進一步損害NO 介導的血管舒張功能,最終形成惡性循環(huán)。
RAS系統(tǒng)是一種激素內分泌系統(tǒng),在心血管功能及水鹽平衡中起重要的調節(jié)作用。腎小球入球小動脈的球旁細胞分泌腎素,激活肝臟產生的血管緊張素原,生成血管緊張素I,在轉換酶的作用下再生成血管緊張素II。血管緊張素II 作用于血管緊張素受體(ATR)。ATR分為AT1R和AT2R。AT1R激活介導心血管的收縮、細胞增殖和肥大等效應,AT2R的激活引起血管的舒張、細胞的凋亡。近年發(fā)現血管壁、心臟、中樞神經、腎臟及腎上腺也有RAS 各種成分。研究證明[8]反復寒冷刺激孕鼠會導致孕鼠體內RAS 系統(tǒng)的激活,體內血管和組織中血管緊張素II升高,AT1R mRNA 表達上調AT1R、AT2R的表達比例下降,AT1R的表達占優(yōu)勢,導致血管收縮,血壓升高。
血管內皮細胞是單層扁平上皮細胞,它既是一種屏障結構,又具有調節(jié)血管舒縮功能、血流穩(wěn)定性和血管重建的作用[9]。長期的寒冷暴露會損傷內皮細胞的功能,當機體局部接觸冰點以下低溫時,會引起較強的血管收縮,如果接觸時間過長或接觸的溫度很低時,細胞內外液都會形成冰晶。組織內冰晶的形成會造成細胞外液高滲透壓,破壞組織細胞的結構,導致血管內皮的損傷,組織細胞壞死,血栓形成,炎性介質的釋放引起炎癥反應。同時,人體在處于低溫環(huán)境時,局部血液循環(huán)不暢,會導致組織缺血缺氧,對細胞造成深度損傷[10]。內皮細胞受損后,其分泌NO、前列環(huán)素(PGI2)等舒血管因子的能力下降,而其分泌內皮素(ET)、血管緊張素II、前列腺素E2(PGE2)等縮血管因子的量卻上升,而NO、前列環(huán)素(PGI2)不僅具有舒血管的功能,其同時還能夠抑制血小板的聚集,在抗血栓形成具有協(xié)同作用,低溫導致內皮細胞介導的正常血管收縮能力下降,從而導致血壓的升高。血壓的升高同樣又會導致內皮細胞的損傷,如此形成惡性循環(huán)。
細胞膜上的離子通道的異常也是高血壓發(fā)生、發(fā)展的一個重要因素[11]。細胞膜上離子的異常轉運,比如Na-K協(xié)同轉運異常、Na、Ca泵活性的降低,都會使細胞內鈣離子和鈉離子濃度上調,使膜電位下降,使細胞更容易興奮從而激活平滑肌細胞興奮-收縮耦聯,血管平滑肌收縮增強,血壓升高。研究證實[12],CIH大鼠主動脈血管平滑肌細胞的L型鈣通道的α1c亞基的mRNA表達升高,L型鈣通道上調。而長時間暴露于低溫的環(huán)境或者急性的冷暴露會使細胞內外液形成冰晶[13-14]。同時低溫還影響細胞膜泵、離子通道的活性,破壞Na、Ca 泵、Na-K 協(xié)同轉運體的活性,改變陽離子、陰離子的跨膜轉運從而改變細胞的興奮性。從而引起血壓的升高。
總之,原發(fā)性高血壓的發(fā)病機制非常復雜,對其機制的研究仍然在不斷探索中,但可以確定的是冷暴露在其發(fā)病機制中占有一席之地。但是低溫會不會影響其他導致高血壓的因素,如胰島素抵抗、血清游離脂肪酸濃度、不對稱二甲基精氨酸同型半胱氨酸等,還有待進一步的研究。
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