21d头低位卧床中几种体液调节激素的变化*

http://www.100md.com 《航天医学与医学工程》 1999年第4期

     作者：曹新生 吴兴裕 蒋昌林 孙喜庆 姜世忠 姚永杰

    单位：曹新生 吴兴裕 孙喜庆 姚永杰 第四军医大学空军医学系，西安 710032；蒋昌林 姜世忠 航天医学工程研究所，北京 100094

    关键词：下体负压；前列腺素类；肾素-血管紧张素-醛固酮系统；模拟失重；卧床实验

    航天医学与医学工程990406摘要：目的 观察卧床模拟失重所致血浆肾素活性(PRA)、醛固酮(Ald)及前列腺素(PGI₂)的变化和LBNP对抗措施对上述激素的影响。方法 12名健康男性志愿者进行了21d HDT-6°卧床实验。被试者年龄23.7±5.0岁，随机等分为对照组(CON)和下体负压(LBNP)组。LBNP组在卧床最后一周进行下体负压锻炼(-30mmHg，1h/d)。卧床前、卧床第2、4、11天及卧床结束日清晨分别抽取肘静脉血。结果 与卧床前相比，Ald 在第2天显著下降(CON -30%，P<0.05;LBNP -38%,P<0.01)，在第11天显著上升(CON+30%，P<0.05;LBNP +48%,P<0.01)。PRA在第4天达到峰值(P<0.05),第22天回落到低于对照水平。PGI₂ 在HDT过程中均高于对照水平。对照组在第22天增加+260%(P<0.01)，LBNP组在第11天,第22天分别升高149%，102%(P<0.05)。采用LBNP对抗措施后，PRA,Ald在两组间无明显差别, PGI₂在LBNP组未进一步升高。结论 21d头低位卧床导致PRA、Ald的一过性升高及PGI₂持续性升高。

    中图分类号：R852.22 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0258-05

    Variation of Several Volume Regulating Hormones during 21 d -6°

    Head-down Bed Rest

    CAO Xin-sheng，WU Xing-yu,JIANG Chang-lin,SUN Xi-qing,JIANG Shi-zhong,YAO Yong-jie

    Abstract: Objective To investigate variations of plasma renin activity(PRA),aldosterone (Ald) and prostaglandin I₂ (PGI₂) during 21d -6° head-down tilt (HDT) with and without lower body negative pressure (LBNP). Method -6°head-down tilt for 21d were used to simulate weightlessness.12 healthy male, aged 23.7±5.0, were equally and randomly divided into control group (CON) and LBNP group.The latter subjected to LBNP (-30mm Hg,1h/d) in the last week of HDT. Samples of plasma were taken before HDT and on the 2nd,4th,11th and 22nd day during HDT. Result Compare to control levels, Ald declined significantly on the 2nd (CON -30%，P<0.05;V.S.LBNP -38%,P<0.01)，and increased significantly on the 11th day(CON +30%，P<0.05;LBNP +48%,P<0.01).PRA reached peak value on the 4th day(P<0.05),and declined to below the control level on the 22 nd day.PGI₂ increased constantly during HDT,and increased significantly on the 22 nd day (CON P<0.01),11th,22 nd (LBNP P<0.05). No apparent difference was found between groups after LBNP concerning PRA and Ald;and PGI₂ didn't increase further in LBNP group. Conclusion HDT induced a timely increasing in PRA and Ald , constant increasing in PGI₂.

    Key words:lower body negative pressure;prostaglandins;renin-angiotensin-aldosterone system;simulated weightlessness;bed rest tests.

    Address reprint requests:CAO Xin-sheng. Department of Aviation Medicine,The Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,China

    航天实践证明：不论是短期(1～4 d)还是长期(2 wk以上)飞行，体液容量均明显减少。航天员在飞行开始后血容量迅速减少，到40 d左右时已减少约15%^[1]。体液量的减少，不仅是引起飞行后立位耐力不良的重要原因之一，而且直接影响到心血管系统的功能。调节体液容量的激素的变化在此过程中起着重要作用。肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)在生理状态下对于维护内环境的稳定具有重要作用。现在一致的观点是，RAAS变化的联合作用是导致在失重早期大量丢失体液的最重要的原因^[2,3]。前列腺素类(PG)是现代医学和生物学的一个重要的新领域。它对心血管系统具有广泛的调节作用，对于肾脏的生理功能也发挥着重要的调节作用。研究表明PG可刺激肾素的释放，与血管紧张素Ⅱ及抗利尿激素(ADH)等也有密切关系^[4]。

    本研究通过建立3 wk -6° HDT人体实验模型^[5]，测定了前列腺素(PGI₂)和RAAS中的肾素活性(PRA)及醛固酮(Ald)在长期模拟失重状态下的变化及应用LBNP对抗措施(在卧床最后一周)的作用。

    方 法

    被试者 12名健康男性志愿者，年龄23.7±5.0岁，身高165.9±7.0 cm，体重55.1±6.0 kg。试验前进行了综合医学检查，包括详细的医学史、物理查体、血常规、胸部X线透视、肝功和乙肝六项等。被试者被随机分为2组：对照组和下体负压组，每组6人。两组间年龄、身高、体重无显著性差异。

    头低位倾斜(HDT)卧床 实验在空军临潼疗养院进行，3 d卧床前准备,21 d HDT(-6°)卧床期，4 d HDT卧床后恢复期。室温19～23℃。在HDT卧床期，被试者可绕身体纵轴变换体位，除大便外，不能起床，进食、饮水、洗漱、小便等均在卧位(-6°)进行。被试者饮食按空勤人员疗养标准配餐。对照组在整个卧床期不进行任何处理。下体负压组在卧床的最后一周，利用自制下体负压裤，进行下体负压锻炼，-4 kPa(-30 mmHg)，1 h/d，精度为±133 Pa(±1 mmHg)。

    测量指标及方法 每天早晨测量体温、脉搏、肱动脉血压；HDT期间收集每天24 h尿量；HDT前、HDT第3、7、14、21天(D3、D7、D14、D21)的早饭前测量体重；在实验前第3天，实验第2、4、11和22天(D22)的清晨6:30左右，空腹、静卧状态下，分别于肘前静脉抽取5 ml静脉血，迅速转移至预先肝素(2%肝素钠)化的5 ml一次性塑料试管中，混匀，快速离心15 min(3000 r/min)，取上清，分装至1.5 ml 冷藏管中，低温冰箱-20°保存备用；采用放射免疫方法测定PRA、Ald和6-酮-前列腺素F1α(6-keto-PG F1α, 为PGI₂的稳定最终代谢产物)的血浆浓度。PRA和Ald试剂盒购自北京北方生物技术研究所，6-keto-PG F1α的试剂盒购自北京解放军总医院东亚免疫技术研究所。γ放射免疫计数仪系西安国营262厂制造(XH-6010型，1994)。

    数据处理 实验数据用均数±标准差表示(±s)。结果的统计学分析采用SPLM统计软件包(第四军医大学统计学教研室研制)。组内随时间变化数据采用配对t检验分析；组间差异用团体t检验分析。

    结 果

    一般情况 被试者在卧床期间，基础体温稳定，波动在35.2～37.0℃之间。卧床期间对照组D3、D7的平均体重值显著低于卧床前(P<0.01)，D14、D21又恢复至卧床前水平；下体负压D3的平均体重显著低于卧床前(P<0.01)，D7、D14恢复至卧床前水平，D21平均体重较卧床前显著提高(P<0.01)(见表1)。

    表1 卧床期间被试者体重变化

    Table 1 Changes of body weight during HDT(±s,kg) 组别

    (groups)

    卧床前

    (pre-HDT)

    卧床时间(duration of HDT)(d)

    3

    7

    14

    21

    对照组(CON)

    54.3±7.9

    52.8±8.1^**

    52.6±8.2^**

    53.4±8.5

    54.2±9.0

    LBNP

    55.5±4.0

    55.0±4.0^**

    55.5±4.9

    56.2±4.2

    56.7±3.9^**

    注：**P<0.01,与HDT前比 Note:**P<0.01,as compared with pre-HDT

    卧床第1～14天,被试者日尿量在1.5 L左右波动。卧床第3周，对照组尿量显著增加，除D20外，和第1天尿量比较，均有显著性差异(P<0.05,或P<0.01)；下体负压组的尿量(除D21外)和对照组比较，均显著降低(P<0.05, 或P<0.01)(图1)。

    立位耐力检查结果 卧床前，12名被试者均顺利通过75°、20min立位耐力检查。D10检查，对照组有5人、LBNP组有4人未通过立位耐力检查，出现晕厥前或晕厥症状，平均耐受时间分别为13.06±4.91min和14.83±5.26min，均显著低于卧床前(P<0.05)。D21检查，对照组有5人未通过，平均耐受时间为12.99±4.01min,较卧床前显著降低(P<0.05)；而LBNP组仅有1人未通过，平均耐受时间为19.0±2.24min，较对照组显著提高(P<0.05)(表2)。

    表2 立位耐力检查(20 min、75°)结果比较

    Table 2 Comparison of 20 min、75°tilt test(n=6)

    对照组(CON)

    LBNP组(LBNP group)

    通过(pass)

    未通过(unpass)

    通过(pass)

    未通过(unpass)

    HDT前(pre-HDT)

    6

    0

    6

    0

    HDT第10天(HDT the 10th d)

    1

    5

    2

    4

    HDT第21天(HDT the 21st d)

    1

    5

    5

    1

    图1 卧床期间被试者尿量变化

    *P<0.05,**P<0.01,与HDT第1天相比；& P<0.05,&&P<0.01,与同一天的对照组相比

    Fig.1 Changes of urine of subjects during HDT

    *P<0.05,**P<0.01,as compared with HDT D1；& P<0.05,&& P<0.01,as compared with control group in the same day

    激素的变化 与卧床前的水平比较，Ald 血浆浓度在D2显著下降(CON -30%，P<0.05;LBNP -38%,P<0.01)，在D11显著上升(CON +30%，P<0.05;LBNP +48%,P<0.01)，在D22 LBNP组仍显著增加(+28%,P<0.05)(图2)。PRA在D2、D4均呈升高趋势，在D4达到最大值(CON +154%,P<0.05;LBNP +149%,P<0.05)。在D11、D22呈下降趋势，在D22回落到低于实验前水平，但无显著意义(图3)。PGI₂ 在HDT过程中高于对照水平。对照组在D22增加+260%(P<0.01)，LBNP组在D11,D22分别增加+149%，+102%(P<0.05)(图4)。卧床期间与同一时间对照组和LBNP组间相比较，无显著差别。

    图2 卧床期间被试者血浆Ald变化

    *P<0.05,**P<0.01 ，与HDT前比较

    Fig.2 Time course of variations of plasma aldosterone

    *P<0.05,**P<0.01 ，as compared with pre-HDT

    图3 卧床期间被试者血浆PRA变化

    *P<0.05,**P<0.01，与HDT前比较

    Fig.3 Time course of variations of PRA

    *P<0.05,**P<0.01，as compared with pre-HDT

    图4 卧床期间被试者血浆PGI₂变化

    *P<0.05,**P<0.01 ，与HDT前比较

    Fig.4 Time course of variations of plasma PGI₂

    *P<0.05,**P<0.01 ，as compared with pre-HDT

    讨 论

    短期模拟失重情况下血容量调节激素的作用已比较清楚，HDT引起体液的中心性转移，导致RAAS、ADH及交感神经活性抑制，同时心脏、动脉的压力感受器激活使ANP分泌增加。其结果是肾脏大量排水排钠，血容量减少。早期血容量及细胞外液的丢失引起被试者体重迅速下降。这与Gharib等^[2]和Hunghson等^[6]的结果相符。

    关于RAAS的研究中，在3次天空实验室飞行中，测定了PRA 和Ald的变化：PRA从飞行第3天开始上升，而Ald自第8天开始增加^[3] 。Charib等^[2]发现在HDBR实验中，第14天的PRA和Ald分别上升了160%，80% 。 Maillet等^[7]发现在HDBR中PRA、Ald在第7天达到高峰，且在整个HDBR中PRA的值均高于实验前的对照水平 。与本实验的结果基本一致。一般认为，RAAS的变化是对原始的失水失钠和血容量减少的反应，至少部分是应激的影响。对于其机制，一种观点认为体力训练可引起静息状态下PRA活性减弱，故模拟失重实验条件会导致相反结果；另一种解释认为平卧引起肾动脉压下降，从而激活RAAS^[8]。总之，RAAS在长期模拟失重条件下被激活以对抗其它使血容量减少的作用。它既作用于排尿过程又影响基础心血管系统。但是，本实验的前3天中，PRA 在两组中呈上升趋势，而Ald在两组中却下降显著。对于这一矛盾，推测可能是血容量的向心性分配激活压力感受器，引起亨利-高尔氏(henry-gauer)反射,经过下丘脑抑制垂体,使促肾上腺分泌激素(ACTH)分泌受到抑制,ACTH的分泌减少又抑制了肾上腺皮质分泌醛固酮^[1]； 另外，PGI₂也可钝化血管紧张素Ⅱ激活时的促Ald释放作用^[9]。

    PGI₂做为PG家族的一员，在血液循环中较为稳定，半衰期较长，可看作循环激素的一种，它具有较强的扩血管作用，可直接促进肾素分泌。在RAAS系统激活的情况下，PGI₂又可通过舒张肾脏血管，增加肾小球滤过率(GFR)，起到利尿利钠作用^[4]。在本实验中，PGI₂水平在对照组持续升高，其原因可能为RAAS激活后，肾脏血管也随之收缩，肾脏血供减少，激活激肽释放酶，通过激肽释放酶-激肽-前列腺素(K-K-PG)系统，促进PGI₂的分泌，从而发挥减压作用，以维持肾脏正常生理功能。通过 RAAS和K-K-PG两个系统通过相互作用，相互制约，达到动态的平衡。

    本研究中，LBNP组较对照组的立位耐力显著增强，但反应在本实验所测激素变化上，PRA、Ald在两组间未见显著差异。说明LBNP对RAAS的影响不明显。边杰芳等^[10]在犬下肢负压研究中发现，应用LBNP后，PGI₂ 分泌增加,并认为LBNP引起血管扩张，从而使PGI₂增加。而本实验中在应用LBNP后，PGI₂并无明显变化，其机理还有待进一步探讨。

    (致谢：第四军医大学唐都医院核素科在数据处理过程中给予热情帮助，深表谢意)

    *基金项目：863资助项目(863-2-4-2-4)

    参考文献

    [1]庄祥昌，裴静琛. 失重生理学[M]. 北京: 人民军医出版社,1990 :89～93

    [2]Gharib C, Matuet A, Gtuquelin G et al.Results of a 4-wk head down tilt with and without LBNP countermeasure:Ⅰ.Volume regulating hormones[J]. Aviat Space Environ Med,1992, 63(1): 3～8

    [3]Cintrón NM, lane HW,Leach CS. Metabolic consequences of fluid shifts induced by microgravity[J]. Physiologist, 1990,33(1,Suppl): S16～S19

    [4]杨 钢主编. 内分泌生理与病理生理学[M]. 天津: 天津科学技术出版社，1996: 819～838

    [5]姚永杰，吴兴裕，孙喜庆 等.下体负压对抗21 d头低位卧床致立位耐力不良作用效果的研究[J].航天医学与医学工程,1999,12(2):97～100

    [6]Hunghson RL, Moillet A, Ganquelin G et al. Investigation of hormonal effects during 10 h head-down tilt on heart rate and blood pressure variability[J]. J Appl Phsiol，1995,78(2): 583～596

    [7]Maillet A, Fagette S, Allevard AM et al.Cardiovascular and hormonal response during a 4-week head-down tilt with and without exercise and LBNP countermeasures[J]. J Grav Physiol，1996,3(1):37～48

    [8]Haruna Y. Activated renin～angiotension～aldosterone system and its effects on cardiovascular system during 20-day horizontal bed rest[J].J Gravitational physio，1995,2 (1): 27～28

    [9]Broughton PF,Morrison R,O'Brien PM. Prostacyclin attenuates both the pressor and adrenocrotical response to angiotensionⅡ in human pregnancy[J]. ClinSci，1989,76(5):529～534

    [10]边杰芳, 杨振东, 宁莫凡等. 肢体负压对犬血液中前列环素的影响[J].中华实验外科杂志，1997,14(3):184

    收稿日期：1998-09-18

    百拇医药网 http://www.100md.com/html/analecta/1999/04/01/40/661.htm