李亞軍 王亞芬 羅 民

(吉林大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130036)

有學(xué)者對(duì)動(dòng)脈血管的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，得到升主動(dòng)脈的應(yīng)力松弛、蠕變數(shù)據(jù)和曲線、應(yīng)力應(yīng)變與時(shí)間的變化規(guī)律，以及人尸體升主動(dòng)脈歸一化應(yīng)力松弛函數(shù)和歸一化蠕變函數(shù)，認(rèn)為動(dòng)脈血管不是彈性體，而是黏彈性體〔1～4〕。于波等〔5〕研究認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化對(duì)大鼠升主動(dòng)脈蠕變特性具有一定的影響。但老齡高血壓模型動(dòng)物升主動(dòng)脈蠕變研究鮮有報(bào)道。鑒于此，本文對(duì)正常SD大鼠升主動(dòng)脈和老齡自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)升主動(dòng)脈進(jìn)行蠕變實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析SD大鼠和SHR升主動(dòng)脈的蠕變特性。

1 材料與方法

1.1 材料 健康4月齡雄性SD大鼠15只，體質(zhì)量280～300 g，12月齡雄性SHR大鼠15只，體質(zhì)量280～300 g，由長(zhǎng)春高新醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心〔動(dòng)物許可證號(hào):SCXK(吉)2003-0004〕提供。動(dòng)物飼養(yǎng)室自然光照，溫度20℃，相對(duì)濕度40%。

1.2 動(dòng)物分組與血壓測(cè)量 4月齡SD大鼠15只設(shè)為青年組，12月齡SHR大鼠15只設(shè)為老齡組，兩組大鼠處死前連續(xù)3 d測(cè)尾動(dòng)脈1次，青年SD大鼠對(duì)照組大鼠收縮壓為(116.4±4.8)mmHg、老齡SHR大鼠對(duì)照組為(180±6.2)mmHg。實(shí)驗(yàn)前禁食過夜，自由飲水，飼養(yǎng)5 d后以10%水分氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，以腹主動(dòng)脈放血法處死大鼠，取出大鼠升主動(dòng)脈每組各15個(gè)標(biāo)本，以生理鹽水浸濕的布包裹標(biāo)本，置于生理鹽水槽中，在4℃環(huán)境下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 蠕變實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)前取出兩組大鼠升主動(dòng)脈在常溫下解凍，以手術(shù)刀切取試樣，長(zhǎng) 9.8～10.2 mm，直徑1.08～1.12 mm，蠕變實(shí)驗(yàn)設(shè)備為日本島津AG-10TA電子萬能試驗(yàn)機(jī)，按參考文獻(xiàn)〔6〕的方法分別對(duì)每個(gè)標(biāo)本反復(fù)加-卸載10次，預(yù)調(diào)處理后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將試樣置于裝有生理鹽水(pH7.4)的有機(jī)玻璃缸內(nèi)，將有機(jī)玻璃缸置于試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)上，試樣上端與上夾頭連接，下端與下夾頭連接，試驗(yàn)機(jī)帶有－35℃ ～250℃環(huán)境溫箱，可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和保持恒溫。實(shí)驗(yàn)在(36.5±0.5)℃溫度場(chǎng)下進(jìn)行。以0.01 mPa/s的應(yīng)力增加速度對(duì)試樣施加常應(yīng)力，當(dāng)SD組應(yīng)變達(dá)到22.6%，應(yīng)力達(dá)到16.0 kPa，SHR組應(yīng)變達(dá)到21.3%，應(yīng)力達(dá)到16.0 kPa時(shí)使應(yīng)力保持恒定，應(yīng)變隨時(shí)間改變，不斷上升，計(jì)算機(jī)程序設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間為7 200 s。達(dá)到設(shè)定時(shí)間后打印機(jī)自動(dòng)打印出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線。

2 結(jié)果

青年組升主動(dòng)脈7 200 s上升了3.6%、老齡組升主動(dòng)脈7 200 s應(yīng)力上升了2.9%，青年對(duì)照組升主動(dòng)脈7 200 s上升量大于老齡組(P＜0.05)。兩組大鼠升主動(dòng)脈蠕變曲線是以指數(shù)關(guān)系變化的。蠕變實(shí)驗(yàn)最初1 200 s應(yīng)變上升較快，之后應(yīng)變緩慢上升，達(dá)到7 200 s時(shí)蠕變曲線基本趨于水平。見圖1、圖2。

由圖1可知蠕變曲線是以脂數(shù)關(guān)系變化的，因此設(shè):

分別將兩組試樣蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入(2)式，解出兩組試樣的a、b值，將兩組試樣的a、b值分別代入(1)式得出兩組試樣的歸一化蠕變函數(shù)方程如下:

3 討論

蠕變開始變化速度快，說明升主動(dòng)脈試樣固有的膨脹壓小于局部壓力，水分向外溢出的速度快，隨著動(dòng)脈內(nèi)液不斷流出，動(dòng)脈的膨脹壓與局部壓力減小，因此后期曲線平緩，最后達(dá)到相對(duì)平衡。

動(dòng)脈的內(nèi)層分為兩部分，最內(nèi)層和血液相接觸的是內(nèi)皮細(xì)胞，它不僅影響血管的生理，并可能參與某些疾病的病理過程，它的機(jī)械性質(zhì)相當(dāng)脆弱，但是有很強(qiáng)的再生能力。內(nèi)皮細(xì)胞外是一層分岔的彈性纖維內(nèi)彈性層，中層是肌肉層，通常是動(dòng)脈壁中最厚的一層，可分為若干同心的彈性層殼，由一些膠原纖維和彈性纖維穿過層殼上的窗口，以三維形式將層殼緊緊連接在一起。平滑肌細(xì)胞總是和彈性纖維相連接，膠原纖維似乎是獨(dú)立的。在收縮狀態(tài)下，血管層殼內(nèi)膠原纖維隨機(jī)地屈曲，但是受張時(shí)呈螺旋構(gòu)造。血管外層是松散的結(jié)締組織。血管壁的力學(xué)性質(zhì)主要取決于中層，后者又取決于其中膠原纖維、彈性纖維和平滑肌的性質(zhì)、含量及空間結(jié)構(gòu)。在低應(yīng)力下，承載的主要是彈性纖維和平滑肌;而高應(yīng)力時(shí)，膠原纖維是主要的承載體〔7〕。高血壓是高應(yīng)力狀態(tài)，表現(xiàn)出非均勻性動(dòng)脈血管的結(jié)構(gòu)和功能中產(chǎn)生一定的變化，即血管結(jié)構(gòu)重建和功能重建，這種重建又導(dǎo)致組織內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，改變血管的力學(xué)性質(zhì)〔8〕。分析認(rèn)為，由于高血壓后導(dǎo)致動(dòng)脈血管的膠原纖維，彈性纖維的含量、排列方向和構(gòu)型發(fā)生改變，所以其蠕變特性發(fā)生了改變，在恒應(yīng)力作用下應(yīng)變隨時(shí)間的變化規(guī)律發(fā)生改變，降低了應(yīng)變上升量，說明血管的彈性降低，硬度增加，如不加以預(yù)防極易引起心血管等疾病。

1 胡淑賢.高血壓的運(yùn)動(dòng)療法〔J〕.現(xiàn)代閱讀，2012;11:119.

2 程新平.拉西地平聯(lián)合貝那普利治療老齡高血壓患者的效果分析〔J〕.中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)生，2012;50(14):153-4.

3 朱竹先，張子強(qiáng)，苗 華.纈沙坦對(duì)老齡高血壓大鼠腎臟重構(gòu)及MMP-9、c-fos表達(dá)的影響〔J〕.中國(guó)老年學(xué)雜志，2011;31(19):3721-3.

4 黃麗紅，馬洪順.升主動(dòng)脈粘彈性實(shí)驗(yàn)研究〔J〕.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2003;20(1):38-40.

5 于 波，李新穎，馬洪順.實(shí)驗(yàn)大鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型升主動(dòng)脈蠕變的實(shí)驗(yàn)研究〔J〕.生物醫(yī)學(xué)工程研究，2009;28(3):219-22.

6 沈 哲，孫長(zhǎng)江，馮鐵鍵，等.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物臂叢神經(jīng)的拉伸力學(xué)特性〔J〕.中國(guó)組織工程與臨床康復(fù)，2010;14(20):3730-3.

7 馬洪順，陸 有，王曉晨，等.骨質(zhì)疏松對(duì)骨生物力學(xué)性質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)研究〔J〕.中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2003;22(4):364-9.

8 姜宗來，何光篪.犬冠狀動(dòng)脈及有關(guān)動(dòng)、靜脈顯微結(jié)構(gòu)成分的定量分析〔J〕.解剖學(xué)報(bào)，2003;21(2):350-2.