论文部分内容阅读
背景:阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）患者夜间出现反复上气道塌陷,常引起高血压、冠心病等疾病,是严重危害社会健康的慢性疾病。维持上气道开放的主要肌肉是上气道扩张肌,其代表肌肉是颏舌肌。OSA患者常存在颏舌肌功能下降。而OSA的主要病理生理特征是慢性间歇低氧,长期间歇低氧会进一步损伤颏舌肌及皮质运动中枢损伤。既往有研究发现上气道肌群训练（口咽肌训练、吹奏训练）可以在一定程度上减轻OSA的发生,但是多为小样本研究,方法不一且存在个体差异。因此,在现今精准医学背景下,如何建立合适的训练模式并筛选适合上气道肌群训练的患者使其在训练中获益十分关键。在前期动物实验和前人已有基础上,本课题组新建了动物舌肌肌群功能训练模式,发现该模式能够改善大鼠的上气道功能,降低大鼠上气道可塌陷性。通过进一步的医工结合,本课题组新建了人体舌肌肌群训练仪器及功能训练模式——强度可量化的上气道精准治疗方式,并进行了小样本研究,有一定疗效,但是哪些患者适合该训练以及该训练模式如何影响颏舌肌功能及其中枢调控的机制仍不清楚。Sirtuins（SIRTs）是NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶家族,是神经保护、能量代谢等的重要调节因子,其中SIRT1是该家族中关键的代谢传感器,广泛表达于人的脑、肌肉、肝脏等组织。既往研究证实,单次运动可以增加肌肉SIRT1蛋白表达,运动诱导的SIRT1表达在大脑中有正调控作用,且目前已经建立了肌肉运动-乳酸-脑内SIRT1表达之间的联系。本课题组前期发现舌肌肌群训练改善大鼠上气道动力学的作用是通过改善颏舌肌中枢调控引起的,但具体机制不清。目的:探讨舌肌肌群功能训练对OSA患者颏舌肌及其中枢调控的影响;以慢性间歇低氧大鼠为模型,探讨SIRT1在该训练模式对颏舌肌肌群及其中枢调控的作用及可能机制。方法:（1）舌肌肌群功能训练对OSA患者颏舌肌及其运动皮质区兴奋性的影响:纳入来自中国医科大学附属第一医院呼吸科新诊断为OSA的58名患者,随机分为舌肌肌群功能训练组（n=30）和假训练组（n=28）,进行为期一周的训练。训练前后,分别检测两组患者的PSG及相关问卷调查,主观、客观地评判其疾病程度的改善情况;同时完善TMS,评估颏舌肌运动皮质区兴奋性的的动态变化;分析影响疗效的因素。（2）舌肌肌群功能训练对慢性间歇低氧大鼠颏舌肌及其中枢调控的影响及机制:1)选取8周龄雄性SD大鼠（SPF级别）24只,按照随机数字表法分为常氧对照组（NC,n=6）、常氧训练组（NT,n=6）、间歇低氧对照组（CC,n=6）、间歇低氧训练组CIH组（CT,n=6）。空气/低氧处理4周后对训练组大鼠采用“饥渴→精确伸舌→奖励”的模式以建立舌肌肌群功能训练大鼠模型,分别于舌肌肌群功能功能训练2w、4w、8w后通过肌电图（EMG）、经颅磁刺激（TMS）测定训练后颏舌肌及其中枢反应性性（振幅及潜伏期）的动态变化,利用负压吸引法测定上气道动力学特性（Pcrit等）。在训练8w后,舌肌肌群功能训练后立即杀鼠取材,将大鼠颏舌肌肌肉组织进行电镜标本制作,完成颏舌肌线粒体膜电位的测定,颏舌肌肌球蛋白重链分型分析,同时测定大鼠颏舌肌内AMPK-PGC1α-SIRT1-NF-κB各个蛋白的表达水平;将大鼠进行甲醛灌流进行内固定,取脑组织后切片,利用免疫组化或免疫荧光观察大鼠蓝斑去甲肾上腺素能神经元、SIRT1表达情况及舌下神经核α1A受体表达情况。2)选取8周龄雄性SD大鼠（SPF级别）24只,按照随机数字表法分为常氧训练+DMSO组（NT+DMSO,n=6）、常氧训练+Ex527组（NT+Ex527,n=6）、间歇低氧训练+DMSO组（CT+DMSO,n=6）、间歇低氧训练+Ex527组（CT+Ex527,n=6）。完成8w舌肌肌群功能训练后,对所有大鼠进行处死取材,检测大鼠颏舌肌结构、功能及其中枢反应性（EMG及TMS）和上气道动力学（pcrit）,舌肌功能训练造模,电镜标本制作,线粒体膜电位测定,WB检测外周蛋白表达,免疫组化或免疫荧光技术检测中枢蛋白表达等技术同前。结果:1.舌肌肌群训练对OSA患者颏舌肌及其中枢调控的影响（1）与对照组相比,舌肌肌群训练功能组患者在训练后PSG相关指标明显改善,表现为AHI、ODI、仰卧位AHI、REM-AHI降低、鼾声指数等降低,夜间最低血氧饱和度升高等（p＜0.05）。（2）舌肌肌群功能训练组患者在训练后颏舌肌TMS反应幅度增高（p＜0.05）,提示颏舌肌中枢反应性增强。（3）单因素分析及Logistic回归结果显示舌肌肌群功能训练效果与训练前100%刺激强度时TMS反应幅度密切相关（p＜0.05）,反应幅度越高,训练效果更佳。2.舌肌肌群训练对慢性间歇低氧大鼠颏舌肌及其中枢调控的影响及机制（1）第一部分:1)舌肌肌群功能训练后大鼠最大伸舌力量升高,落入压力窗比例明显增加（p＜0.05）,伸舌频率较基线值亦增加显著（p＜0.05）,提示训练后舌肌力量增加,舌肌对于力量控制的准确度、灵活度增强。2)在结构上,与NC组相比,CC组大鼠电镜下颏舌肌正常结构消失,线粒体大量空泡变性;通过流式细胞术可见其颏舌肌线粒体膜电位活性降低;通过WB可见颏舌肌内MHC蛋白含量减少,I型肌纤维所占比例明显减少。与CC组相比,CT组大鼠颏舌肌结构基本正常,病理损伤较轻,线粒体部分变性;线粒体膜电位活性增强;颏舌肌内MHC蛋白含量增多,I型肌纤维所占比例增加。3)功能上,与NC组相比,CC组大鼠颏舌肌肌电活性下降;颏舌肌运动皮质区反应性降低;上气道闭合压负值减小,可塌陷性增强。与CC组相比,CT组大鼠颏舌肌肌电活性增强;颏舌肌中枢反应性增强,表现为潜伏期缩短,振幅增强;pcrit负值增大,上气道可塌陷性降低。4)通过WB、免疫组化及免疫荧光、免疫沉淀进行机制验证,结果提示与NC组相比,CC组大鼠颏舌肌内AMPK、PGC1α、SIRT1表达减少,NF-κB表达增高,NFκB去乙酰化水平降低;蓝斑核内SIRT1、NE表达减少,舌下神经核内α1A受体活性降低。与CC组相比,CT组大鼠颏舌肌内SIRT1表达显著增高,NF-κB表达减少,舌肌肌群功能训练能够使大鼠颏舌肌内NF-κB去乙酰化水平升高;大鼠蓝斑核内SIRT1、NE表达水平升高,舌下神经核内α1受体平均光密度值增强。（2）第二部分:给予外源性Ex527后,舌肌肌群功能训练未使慢性间歇低氧大鼠颏舌肌结构及中枢兴奋性改善,颏舌肌内SIRT1表达水平未出现升高,NFκB表达水平未下降,同时,中枢蓝斑核内SIRT1、NE表达水平未升高,舌下神经核内α1受体也未出现活性增强。结论:1、舌肌肌群功能训练能够降低OSA患者的疾病严重程度,提高颏舌肌皮质运动中枢兴奋性。训练前颏舌肌皮质运动中枢兴奋性高者更适合进行舌肌肌群功能训练。2、舌肌肌群功能训练能够改善慢性间歇低氧引起的大鼠颏舌肌及其中枢调控的损伤,降低上气道可塌陷性。3、舌肌肌群功能训练可能通过上调颏舌肌内AMPK-PGC1α-SIRT1使NFκB去乙酰化,同时上调蓝斑核内SIRT1-NE,增加舌下神经核内α1A受体活性改善慢性间歇低氧引起的大鼠颏舌肌及其中枢调控损伤。