腹内压改变对慢性腹水模型大鼠肾素-血管紧张素系统及葡萄糖代谢的影响

陈 婷，汤海亮，屈佳肴，谢亚莉 ，罗文娜，罗伟濠，3，李 凯，罗迪贤，3

（1南华大学附属郴州医院，2南华大学转化医学研究所，3南方医科大学附属郴州医院，湖南 郴州423000）

0 引言

2005年 IDF［1］颁布第一个 MS的全球诊断标准以中心性肥胖为基本条件，按照 NCEP-ATPⅢ诊断标准和国际糖尿病联盟（International Diabetes Federation，IDF）诊断标准，我国35～74岁成年人的患病率已达到13.7%，据此我国有6400万～7700万成年人患代谢性综合征［2］。但是代谢综合征的原因不是很明确，代谢综合征患者中有个基本的共同特点为中心性肥胖，有学者发现肥胖患者腹内压升高［3-4］，正常人腹内压为 0～5 mmHg，Lambert等［5］发现平均BMI为（55±2） kg／m2的肥胖受试者的平均IAP为（8.8±0.5） mmHg，而对照组的不肥胖女性，平均 IAP 为（0±0.9） mmHg。 Varela等［6］发现 6 例病态肥胖患者的平均 BMI为（49±10） kg／m2，77%的 IAP为7～14 mmHg，说明肥胖患者尤其是腹型肥胖患者腹内压有增高。先兆子痫患者也会出现代谢性综合征相关症状［7-9］，而女性在怀孕期间腹内压也增大［10］，相关文献［11-12］也提出了妊娠增加的腹内压潜在参与先兆子痫形成的P4假说，P4假说表明腹内压的增加是导致先兆子痫的关键因素。所以这两种病理综合征之间的一些临床相似性可能归因于共同机制，如腹内压增高［13］。目前越来越多人认为长期升高的IAP会引起慢性器官功能障碍，这包括IAP升高与肺功能减退、系统性高血压相关［14-17］。IAP的增加可能是急性的，如腹腔间隔室综合征（abdominal compartment syndrome， ACS），或者慢性的，如病态肥胖或怀孕过程。急性升高的IAP会影响心血管，肾，肺和内脏功能，并且可能需要紧急的腹部减压。病态肥胖患者慢性腹内压升高被认为可以促进高血压、蛋白尿、假性脑膜瘤（pseudotumor cerebri， PTC）、肺部并发症、胃食管反流病（gastroesophageal reflux disease，GERD）、尿失禁、静脉淤滞和腹壁疝等疾病产生。但是，支持或反对这些关联的研究证据不充分。发病机制目前尚不清楚，其他研究尚未证实这种相关性。本研究主要是探讨腹内压增高后是否会压迫肾脏或者胰腺组织，进而引起高血压相关指标肾素血管紧张素系统和葡萄糖代谢异常。本研究以腹腔注射矿物油建立慢性腹水大鼠模型，模拟腹型肥胖和孕妇，观察增加的腹内压对高血压相关指标肾素、AngⅠ、AngⅡ和葡萄糖代谢相关指标空腹血糖、糖耐量、胰岛素的影响。

1 材料和方法

1.1 主要仪器、药物与试剂荧光化学发光多功能酶标仪购于美国 thermo公司，矿物油购自 Sigma-Aldrich（St.Louis，MO， USA），AngⅠ elisa 试剂盒、AngⅡelisa试剂盒、肾素elisa试剂盒、胰岛素elisa试剂盒都购于南京建成生物工程研究所，血糖测定仪及血糖试纸购于三诺生物传感股份有限公司，戊巴比妥钠购于上海榕柏生物技术有限公司。脑脊液测压管来源于南华大学附属郴州医院。

1.2 动物与分组Sprague-Dawley大鼠（雄性，200±20 g）购于湖南斯莱克景达实验动物有限公司。动物房内室温维持在18～24℃，湿度保持在55%～60%，12 h光照／黑暗循环，给于大鼠自由饮食与饮水。这项动物研究由南华大学医学伦理委员会批准。实验动物根据规定在南华大学转化医学研究所饲养。将19只大鼠分为2组，对照组（生理盐水组，n＝9）和实验组（矿物油组，n＝10）。

1.3 通过注射矿物油制备慢性腹水大鼠模型将总共150 mL生物惰性矿物油注射到模型大鼠的腹腔。模型大鼠每3天腹腔内注射一次15 mL矿物油，连续10次，而对照组大鼠以相同方式注射等量0.9%生理盐水。

1.4 腹内压的测量连续腹腔内注射矿物油5周后，用1%戊巴比妥钠以40 mg／kg剂量腹腔注射麻醉，背位固定于固定器上，四肢展开，平稳放置，在连接有输液针头的测压管上端注满生理盐水，再将输液针头插进大鼠腹部，使测压管底部与大鼠腹部保持水平位置。生理盐水下降后平稳的刻度即大鼠腹内压。

1.5 血清空腹葡萄糖水平及糖耐量的测量禁食12 h，自由饮水，通过剪尾巴采血，用血糖仪直接测量空腹血糖浓度，糖耐量试验的测定为在腹膜内注射50%葡萄糖2 mL／kg后测试 30 min、1 h、2 h 的血糖水平。

1.6 血清AngⅠ、AngⅡ、肾素、胰岛素的测量连续腹腔内注射矿物油5周后，剪尾巴采血，采集1.5 mL血样于 EP管中，静置后于 4℃、3000 r／min离心20 min，分离出的血清用于elisa检测AngⅠ、AngⅡ、肾素、胰岛素的浓度。所有操作按试剂盒说明书进行。

1.7 统计学处理采用SPSS20.0软件，数据以±s表示，组间比较采用独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组与实验组腹内压的比较将SD大鼠实验组每3天腹腔内注射矿物油15 mL，注射10次，对照组以相同方式注射生理盐水，结果显示注射矿物油的实验组SD大鼠腹部明显膨隆（图1），注射生理盐水的对照组腹部未见明显变化（图2），用测压管测量两组大鼠的腹内压，结果显示实验组腹内压大于对照组腹内压，差异有统计学意义（P＜0.01，表1），表明腹内高压的慢性腹水模型建立成功。

表1 对照组与实验组腹内压的比较

图1 注射矿物油组

图2 注射生理盐水组

2.2 对照组与实验组空腹血糖和餐后不同时间血糖浓度的比较对照组与实验组大鼠在建模后进行断食，自由饮水12 h后，剪尾巴采血用三诺血糖测试仪测量空腹血糖浓度，结果显示实验组比对照组空腹血糖显著降低（P＜0.01，表2）。两组建模后在腹膜内注射50%葡萄糖2 mL／kg后测试30 min、1 h、2 h的血糖水平。与对照组相比，实验组在餐后30 min和1 h的血糖浓度显著升高（P＜0.05或P＜0.01），餐后2 h的血糖比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表2 升高的腹内压对空腹血糖浓度和餐后不同时间血糖浓度的影响

2.3 对照组与实验组血清中AngⅠ、AngⅡ、肾素、胰岛素浓度的比较建模后剪尾巴采血测量血清中AngⅠ、AngⅡ、肾素、胰岛素浓度，与对照组相比，实验组的血清AngⅠ、肾素含量明显降低（P＜0.05或P＜0.01，表3）。两组的AngⅡ 和胰岛素比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表3 升高的腹内压对血清中AngⅠ、Ang II、肾素、胰岛素浓度的影响

3 讨论

3.1 孕妇腹内压比正常人高目前的研究表明孕妇的腹内压会比正常人增高，但是还没有确定孕妇生理性IAP标准值范围，国外有研究者采用膀胱内压法对孕妇在剖宫产术前测量的腹内压为6.3～23.0 mmHg，剖宫产术后腹内压测量为5.0～19.7 mmHg不等［10］。Sugerman［18］认为 IAH在先兆子痫中发挥了核心作用，他推测腹内压增高阻塞静脉回流，主要由于腹部对背部压力增加限制灌注压导致终末器官灌注减少，包括肾脏和胎盘，激活了肾素-血管紧张素系统，醛固酮水平升高，引起系统性高血压和胎盘缺血或坏死。动物研究［19］已经确定IAP增高会影响到哺乳动物子宫内的胎儿。研究［20］发现IAH可以减少子宫血流，并诱导产生的代偿性胎儿高血压。在妊娠兔模型中，Karnak等［19］发现羊膜内压与 IAP线性相关，他们发现母体IAP升高至17 cmH2O时，IAMNP升高至15.6 cmH2O，胎儿膀胱的收缩特性发生变化。

3.2 慢性腹水大鼠模型的特点本实验以腹腔注射矿物油制备慢性腹水大鼠模型，模拟中心性肥胖患者与孕妇，观察增加的腹内压对血管紧张素系统及葡萄糖代谢的影响。本实验的动物模型优于临床数据，因为只有腹内压这一个因素发生变化，这消除了诱导合并症的其他参数，如增加的 BMI、高血压、高脂血症、糖尿病、代谢综合征等。本实验大鼠腹内压值为8.0 mmHg，与对照组腹内压5.4 mmHg比较，差异有统计学意义（P＜0.01），表明本实验大鼠腹内压升高模型建模成功。在模拟构建腹内压增高的动物模型时，常见方法有向腹腔内注射生理盐水［21］或者气体［22］，放置充气气球［23］以及腹腔填塞外科敷料［24］等方式来升高腹内压。上述几种方法各有优缺点，向腹腔内注射的生理盐水有可能会被机体吸收从而影响机体的血流动力学，而且要维持腹腔内的压力比较困难，只适合短暂性腹内压增高；在实验动物腹腔内放置充气气球或填塞外科敷料棉来升高腹内压，其缺点在于腹腔内压力分布不均匀，并且有时会因局部的挤压而导致腹腔内脏器的血液循环障碍。在腹腔内注射气体，不符合孕妇及腹型肥胖患者腹内压缓慢增高的特点，且较易发生气体栓塞。综合考虑，本研究进行大鼠腹内间断注射矿物油，矿物油不容易被吸收，可以长期维持腹内压，且符合孕妇及腹型肥胖患者腹内压缓慢升高的特点。首先，腹水模型可以是急性或慢性的。其次，它是一种非常纯的或简单的腹水模型，不受脂肪酸代谢的影响及来自扩大的子宫、胚胎和胎盘的复杂因素、细菌感染或肝衰竭的影响。第三，体积或腹压可以调节范围。最后，该模型可以在小鼠、大鼠和其他较大的实验室动物中产生。矿物油的这些特征提供了用于与先兆子痫、代谢综合征和腹腔室综合征有关的研究的动物模型。这项研究存在以下几方面局限性。第一，基于潜在感染的考虑，不能动态监测每只大鼠的腹部压力。第二，缺乏准确测量大鼠血压的装置，没有测量血压和血脂。第三，大鼠腹内压增大后观察时间需延长。

3.3 孕妇与肥胖患者可能比正常人较易出现葡萄糖代谢异常及肾素-血管紧张素系统异常生理情况下，空腹血糖依赖于肝脏葡萄糖的输出，这些抑制的空腹血糖水平可能使腹内压增大，压迫肝脏，影响糖原分解及糖异生，导致空腹血糖下降。实验组的餐后葡萄糖水平在30 min、1 h模型组显著高于对照组，差异有统计学意义，2 h的血糖水平差异不显著，提示可能大鼠的糖耐量功能受损，因此长期观察或者压力继续增加可能会导致糖尿病。余剑［22］实验结果显示单纯性腹内高压症可以引起机体胰腺的内分泌功能异常，使胰岛素／胰高糖素比例降低。本实验结果显示胰岛素在对照组与实验组之间差异不显著，可能是腹内压大小不够，且维持时间不够长，如果能维持2～3个月可能会产生病理改变。有统计结果［25］表明腹型肥胖血脂、AngⅡ指标异常与高血压发病有相关性。肾素血管紧张素系统中，肾素-血管紧张素系统与原发性高血压有很密切的关系，血浆肾素活性、血管紧张素及醛固酮水平可以作为原发性高血压诊断、分型及分级的有效指标。本实验监测了肾素血管紧张素系统里面几个常见指标：AngⅠ、AngⅡ、肾素。实验结果显示实验组与对照组相比，AngⅠ和血清肾素显著降低，即腹内压升高，血清活性降低，而符春晖等［26］研究表明，血浆肾素活性越低，血压越高，提示腹内压升高可能会引起血压升高。妊娠高血压综合征孕妇在分娩期，血浆肾素活性显著低于正常孕妇，分娩后血浆肾素活性与正常水平无显著差异，分娩后腹内压降低，血浆肾素活性恢复正常，血浆肾素-血管紧张素系统趋于正常，提示妊高征的产生可能与腹内压的增高有关［27］，与本实验结果相一致。这些结果提示孕妇与肥胖患者可能较正常人容易出现葡萄糖代谢异常及肾素-血管紧张素系统异常。

综上所述，本实验建立了慢性腹内压增高模型，提示腹内压增高可能会引起葡萄糖代谢、血清肾素、AngⅠ异常，推测孕妇或者腹型肥胖患者出现的先兆子痫、糖代谢异常和代谢综合征可能由腹内压异常引起，为进一步研究葡萄糖代谢异常和代谢性综合征机制提供思路。由于目前孕妇的正常标准腹内压不确定，所以需要警惕性定期监测孕期腹内压、血糖和血压，防止出现先兆子痫影响胎儿的生长和发育，及腹腔间隔室综合征的发生危及生命。对于肥胖患者，可以通过监测腹内压来反映血糖血压情况。腹内压增高后临床上的减压措施有待进一步研究。