单纯性肥胖儿童血管内皮分泌功能和内皮依赖性舒张功能障碍的研究
作者：汪翼 牛峰海 寻文龙 郭雷鸣 王玉林 马沛然
单位：汪翼(250021 济南，山东省立医院儿科)；牛峰海(250021 济南，山东省立医院儿科)；寻文龙(250021 济南，山东省立医院儿科)；郭雷鸣(250021 济南，山东省立医院儿科)；王玉林(250021 济南，山东省立医院儿科)；马沛然(250021 济南，山东省立医院儿科)
关键词：内皮，血管；血管舒张；肥胖症，病理性
中华儿科杂志000703 【摘要】 目的 观察肥胖儿童早期血管内皮功能改变的特点。方法 收集7～14岁单纯性肥胖儿童与正常对照儿童各40例，分别测定其血浆内皮素(ET)、6-酮前列环素(6-K-PGF1α)及血清一氧化氮(NO)水平，并采用高分辨率多普勒超声测定肱动脉在静息、反应性充血和舌下含服硝酸甘油后血管舒张末期内径的变化。结果 肥胖儿童较正常儿童ET升高，6-K-PGF1α和增加血流介导的血管舒张幅度(FMD)均降低。FMD与NO和6-K-PGF1α呈正相关，而与ET呈负相关。 结论 单纯性肥胖儿童血管内皮分泌功能紊乱，内皮依赖性舒张功能障碍,后者与内皮源性松弛因子分泌减少有关。
, 百拇医药
Dysfunction of endothelial secretion and endothelium-dependent relaxation in simple obese children
WANG Yi, NIU Fenghai, XUN Wenlong, et al. Shandong Provincial Hospital, Jinan 250021, China
【Abstract】 Objective To study the vascular endothelial dysfunction in early stage of obese children by detection of endothelium-derived secretion levels and endothelium-dependent relaxing response to flow mediated dilation (FMD). Methods The study group included 40 simple obese children aged from 7 to 14 years old. They were divided into two groups by obese index BMI, 25～30 BMI as group I, and BMI >30 as groupⅡ. Forty healthy children selected by paired investigation acted as a control group. Plasma ET and 6-k-PGF1α levels were assayed with RIA technique, the concentration of serum NO was determined with nitratase method. The arterial endothelium-relaxing response was observed with Celermajer method by using high-resolution Doppler ultrasound for measuring diameters at rest, after reactive hyperemia and after sublingual nitroglycerin (an endothelium-independent dilator). Results The levels of NO and 6-k-PGF1α were evidently decreased, while ET level was higher in study group than in control group. And the FMD was significantly weakened in study group. All the changes mentioned above were more remarkable in obese group II than in obese group I. The arterial dilation after sublingual nitroglycerin was similar between obese and healthy children. FMD was negatively correlated with BMI, SBP, DBP and ET, while positively correlated with NO and 6-k-PGF1α. Conclusion In simple obese children there were dysfunctions of endothelial secretion and endothelium-dependent relaxation. The later was correlated with the decrease of endothelium-derived relaxing factors and the increase of contracting factors.
, http://www.100md.com
【Key words】 Endothelium, vascular; Vasodilation; Obesity, morbid
小儿时期肥胖症是引起成人动脉粥样硬化(AS)的独立高危因素之一[1]。目前对肥胖儿童血管内皮功能障碍的研究报道极少，而后者正是AS发生组织形态学改变前的早期功能性改变。为此我们对40例学龄期单纯性肥胖儿童的血管内皮源性分泌因子的含量，动脉对血流介导的内皮依赖性舒张反应及二者的相互关系进行了研究，以探讨肥胖儿童早期血管内皮功能障碍的特点及变化规律。
对象和方法
一、对象
1.肥胖组：共40例，男、女各20例，年龄7～14岁。肥胖的诊断标准为：⑴实测体重超过同身高、同性别标准体重的20%；⑵肱三头肌和肩胛下角两处皮褶厚度之和，男>32 mm，女>34 mm；⑶体重指数[BMI，体重(kg)/身高(m)2]>25；⑷排除其他疾病所致的继发性肥胖。按BMI不同分为两组：Ⅰ组BMI 25～30，共23例；Ⅱ组BMI>30，共17例。
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2.正常对照组：按年龄、性别、身高进行1∶1配对调查，随机选择身高、体重标准正常的健康儿童40名作为对照。 二、方法
1.血管内皮源性分泌因子的测定：采用放射免疫均相竞争法测定空腹血6-酮前列环素(6-K-PGF1α)和血浆内皮素(ET)，采用硝酸还原酶间接法测定血清一氧化氮(NO)。
2.动脉对血流介导的反应性测定：采用Celermajer等[2]报道的方法，用美国惠普HP2500型彩色多普勒超声显像仪，探头频率7.5 MHz，同步记录心电图。受试者休息30 min，选右肘上方10 cm处肱动脉，先用二维超声纵向扫描测定舒张末期肱动脉内径(Bd)，用多普勒测定肱动脉平均血流速度(Vm1),超声束和血流轴线保持70°，取样容积置于血流中心。以血压计袖带束右前臂，加压至250 mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa),保持5 min后迅速放气减压，连续扫描记录45～60 s，重复测肱动脉内径(Fd)和血流速度(Vm2)。休息15 min，随机选择肥胖组与对照组各15例儿童舌下含服硝酸甘油400 μg，5 min后再测肱动脉内径(Nd)与血流速度(Vm3)。
, 百拇医药
计算动脉基础容积流量(BF)=Bd×Vm1×HR，反应性充血增加流量(RHF)=放气后最大流量(MF)/基础流量(BF)×100%，增加血流介导的血管舒张幅度(FMD)=(Fd-Bd)/Bd×100%。含服硝酸甘油引起的血管舒张幅度(GTN)=(Nd-Bd)/Bd×100%。
3.血压测定：采用袖带标准法测量收缩压(SBP)和舒张压(DBP)，每例测3次，取其平均值。
4.统计学方法：3组数据间比较采用方差分析，F-q检验；两组数据间采用t检验；FMD 与各参数间的相关性采用直线相关分析。
结果
一、血管内皮分泌功能的改变
肥胖儿童血管内皮源性松弛因子包括NO和6-K-PGF1α 均降低，而内皮收缩因子ET明显升高，与正常对照组比较差异有显著性。肥胖Ⅱ组较Ⅰ组改变更明显，Ⅰ、Ⅱ组间比较差异亦有显著性(表1)。
, http://www.100md.com
表1 肥胖及正常对照组小儿血管内皮分泌因子
测定结果及比较(
±s) 组别
例数
NO
(μmol/L)
6-K-PGF1α
(ng/L)
ET
(ng/L)
正常对照组
40
, 百拇医药
90±21
78±16
38±8
肥胖Ⅰ组
23
52±16*
48±17*
54±13*
肥胖Ⅱ组
17
36±19*△
33±16*△
, 百拇医药
72±10*△
组间比较F值
86.52
22.62
14.39
注：q检验两两比较结果，与对照组比，*P<0.01，与I组比较， △ P<0.01 二、内皮依赖性血管舒张功能的改变
肥胖儿童FMD明显低于正常对照组，而肥胖Ⅱ组又明显低于Ⅰ组，各组间Bd、BF、RHF差异无显著性(表2)。提示肥胖儿童血流介导的内皮依赖性血管舒张功能降低，肥胖指数越大，降低越明显。
表2 肥胖及正常组小儿血流介导动脉舒张性反应及比较(±s) 组别
, 百拇医药
例数
Bd(mm)
FMD(%)
BF(ml/min)
RHF(%)
正常对照组
40
3.07±0.08
11.62±1.17
232.5±3.1
407.9±1.9
肥胖Ⅰ组
, http://www.100md.com
23
3.07±0.07
2.92±0.45*
213.0±2.0
413.0±2.8
肥胖Ⅱ组
17
3.08±0.08
0.67±0.24*△
229.0±1.7
418.5±12.3
, http://www.100md.com 组间比较F值
0.04
280.34
1.89
2.47
注：q检验两两比较结果，与对照组比，*P<0.01；与Ⅰ组比，△ P<0.01 二、方法
三、对外源性NO的反应
肥胖与正常对照组各15名儿童舌下含服硝酸甘油前后,肱动脉直径均有明显扩张,两组间GTN(Δ%),肥胖组(12.0±1.7)%，正常对照组(12.3±1.8)%，t=0.4943，P>0.05，差异无显著意义。
四、FMD与BMI、血压和内皮因子含量的关系
, 百拇医药
肥胖儿童FMD与BMI、SBP、DBP和ET呈密切负相关,与NO和6-K-PGF1α 呈密切正相关(表3)。
表3 40例FMD与BMI、血压和内皮因子的相关系数 项目
相关系数r值
BMI
-0.929*
SBP
-0.673*
DBP
-0.630*
NO
, 百拇医药
0.846*
6-K-PGF1α
0.427*
ET
-0.653*
*P<0.001
讨论
近年来的研究表明，血管内皮细胞不仅是一层单纯的生物界面，而且还具有高度复杂的代谢和内分泌功能，能合成释放多种生物活性因子，调节血液的凝血与纤溶、血管的收缩与舒张、修复与生长等[3]。在调节血管运动方面，收缩因子主要为ET，舒张因子则为NO和前列环素。后者半衰期仅10 s，很快变为稳定的6-K-PGF1α[4]。正常情况下，舒张因子略占优势，使血管保持轻度舒张状态，并能抑制血小板聚集、白细胞粘附和平滑肌增殖，是完整的血管内皮对抗高血压和AS的主要机制之一[5]。
, 百拇医药
本研究显示肥胖儿童NO和6-K-PGF1α 明显低于正常对照组，而ET则高于正常对照组，且随肥胖程度的增加，上述改变更明显。说明肥胖儿童血管内皮功能已发生紊乱，内皮源性收缩因子与舒张因子间失衡，血管有可能长时间处于一种收缩状态，这可能是肥胖儿童血压升高的病理基础。
1992年，Celermajer等[2]首先提出观察血流增加介导的动脉舒张反应是测定血管舒张功能的最好方法。通过加压暂时阻断血流然后突然减压造成血管反应性充血，刺激内皮细胞释放血管内皮源性生长因子，后者作用于血管平滑肌引起舒张反应，血管内径则扩张增大。本研究显示，肥胖组与正常对照组RHF相似，即两组流量增加的倍数基本相同，但肥胖组FMD明显降低。两组儿童含服硝酸甘油所致的GTN无差异，进一步提示肥胖儿童FMD下降并非动脉对NO失效应所致。因为硝酸甘油系外源性NO供体，GTN正常说明肥胖儿童血管平滑肌对NO作用的反应性并无改变，其增加血流介导的FMD下降很可能系内皮源性松弛因子如NO等分泌减少，导致内皮依赖性舒张功能障碍。相关因素分析表明，FMD与肥胖指数和血管内皮因子含量密切相关。肥胖程度越大，松弛因子NO和6-K-PGF1α 分泌越少，而收缩因子ET越多，内皮依赖性舒张功能障碍越明显。
, 百拇医药
基金项目：山东省医药卫生九五攻关课题(97-11)
参考文献
1，Glasser SP, Selwyn AP, Ganz P. Atherosclerosis: risk factors and the vascular endothelium. Am Heart J, 1996,131:379-384.
2，Celermajer DS, Sorensen KE, Gooch VM,et al. Noninvasion detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet,1992,340:1111-1115.
3，Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the 1990s. Nature, 1993,362:801-809.
4，Brash AR. Estimated rate of prostacyclin secretion into the circulation of normal man. J Clin Invest,1981,68:1272-1275.
5，Cooke JP, Tsao PS. Is NO an endogenous antiatherogenic molecule? Arterioscler Thromb,1994,14:653-655.
(收稿日期：1999-09-13), http://www.100md.com
单位：汪翼(250021 济南，山东省立医院儿科)；牛峰海(250021 济南，山东省立医院儿科)；寻文龙(250021 济南，山东省立医院儿科)；郭雷鸣(250021 济南，山东省立医院儿科)；王玉林(250021 济南，山东省立医院儿科)；马沛然(250021 济南，山东省立医院儿科)
关键词：内皮，血管；血管舒张；肥胖症，病理性
中华儿科杂志000703 【摘要】 目的 观察肥胖儿童早期血管内皮功能改变的特点。方法 收集7～14岁单纯性肥胖儿童与正常对照儿童各40例，分别测定其血浆内皮素(ET)、6-酮前列环素(6-K-PGF1α)及血清一氧化氮(NO)水平，并采用高分辨率多普勒超声测定肱动脉在静息、反应性充血和舌下含服硝酸甘油后血管舒张末期内径的变化。结果 肥胖儿童较正常儿童ET升高，6-K-PGF1α和增加血流介导的血管舒张幅度(FMD)均降低。FMD与NO和6-K-PGF1α呈正相关，而与ET呈负相关。 结论 单纯性肥胖儿童血管内皮分泌功能紊乱，内皮依赖性舒张功能障碍,后者与内皮源性松弛因子分泌减少有关。
, 百拇医药
Dysfunction of endothelial secretion and endothelium-dependent relaxation in simple obese children
WANG Yi, NIU Fenghai, XUN Wenlong, et al. Shandong Provincial Hospital, Jinan 250021, China
【Abstract】 Objective To study the vascular endothelial dysfunction in early stage of obese children by detection of endothelium-derived secretion levels and endothelium-dependent relaxing response to flow mediated dilation (FMD). Methods The study group included 40 simple obese children aged from 7 to 14 years old. They were divided into two groups by obese index BMI, 25～30 BMI as group I, and BMI >30 as groupⅡ. Forty healthy children selected by paired investigation acted as a control group. Plasma ET and 6-k-PGF1α levels were assayed with RIA technique, the concentration of serum NO was determined with nitratase method. The arterial endothelium-relaxing response was observed with Celermajer method by using high-resolution Doppler ultrasound for measuring diameters at rest, after reactive hyperemia and after sublingual nitroglycerin (an endothelium-independent dilator). Results The levels of NO and 6-k-PGF1α were evidently decreased, while ET level was higher in study group than in control group. And the FMD was significantly weakened in study group. All the changes mentioned above were more remarkable in obese group II than in obese group I. The arterial dilation after sublingual nitroglycerin was similar between obese and healthy children. FMD was negatively correlated with BMI, SBP, DBP and ET, while positively correlated with NO and 6-k-PGF1α. Conclusion In simple obese children there were dysfunctions of endothelial secretion and endothelium-dependent relaxation. The later was correlated with the decrease of endothelium-derived relaxing factors and the increase of contracting factors.
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【Key words】 Endothelium, vascular; Vasodilation; Obesity, morbid
小儿时期肥胖症是引起成人动脉粥样硬化(AS)的独立高危因素之一[1]。目前对肥胖儿童血管内皮功能障碍的研究报道极少，而后者正是AS发生组织形态学改变前的早期功能性改变。为此我们对40例学龄期单纯性肥胖儿童的血管内皮源性分泌因子的含量，动脉对血流介导的内皮依赖性舒张反应及二者的相互关系进行了研究，以探讨肥胖儿童早期血管内皮功能障碍的特点及变化规律。
对象和方法
一、对象
1.肥胖组：共40例，男、女各20例，年龄7～14岁。肥胖的诊断标准为：⑴实测体重超过同身高、同性别标准体重的20%；⑵肱三头肌和肩胛下角两处皮褶厚度之和，男>32 mm，女>34 mm；⑶体重指数[BMI，体重(kg)/身高(m)2]>25；⑷排除其他疾病所致的继发性肥胖。按BMI不同分为两组：Ⅰ组BMI 25～30，共23例；Ⅱ组BMI>30，共17例。
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2.正常对照组：按年龄、性别、身高进行1∶1配对调查，随机选择身高、体重标准正常的健康儿童40名作为对照。 二、方法
1.血管内皮源性分泌因子的测定：采用放射免疫均相竞争法测定空腹血6-酮前列环素(6-K-PGF1α)和血浆内皮素(ET)，采用硝酸还原酶间接法测定血清一氧化氮(NO)。
2.动脉对血流介导的反应性测定：采用Celermajer等[2]报道的方法，用美国惠普HP2500型彩色多普勒超声显像仪，探头频率7.5 MHz，同步记录心电图。受试者休息30 min，选右肘上方10 cm处肱动脉，先用二维超声纵向扫描测定舒张末期肱动脉内径(Bd)，用多普勒测定肱动脉平均血流速度(Vm1),超声束和血流轴线保持70°，取样容积置于血流中心。以血压计袖带束右前臂，加压至250 mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa),保持5 min后迅速放气减压，连续扫描记录45～60 s，重复测肱动脉内径(Fd)和血流速度(Vm2)。休息15 min，随机选择肥胖组与对照组各15例儿童舌下含服硝酸甘油400 μg，5 min后再测肱动脉内径(Nd)与血流速度(Vm3)。
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计算动脉基础容积流量(BF)=Bd×Vm1×HR，反应性充血增加流量(RHF)=放气后最大流量(MF)/基础流量(BF)×100%，增加血流介导的血管舒张幅度(FMD)=(Fd-Bd)/Bd×100%。含服硝酸甘油引起的血管舒张幅度(GTN)=(Nd-Bd)/Bd×100%。
3.血压测定：采用袖带标准法测量收缩压(SBP)和舒张压(DBP)，每例测3次，取其平均值。
4.统计学方法：3组数据间比较采用方差分析，F-q检验；两组数据间采用t检验；FMD 与各参数间的相关性采用直线相关分析。
结果
一、血管内皮分泌功能的改变
肥胖儿童血管内皮源性松弛因子包括NO和6-K-PGF1α 均降低，而内皮收缩因子ET明显升高，与正常对照组比较差异有显著性。肥胖Ⅱ组较Ⅰ组改变更明显，Ⅰ、Ⅱ组间比较差异亦有显著性(表1)。
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表1 肥胖及正常对照组小儿血管内皮分泌因子
测定结果及比较(
±s) 组别例数
NO
(μmol/L)
6-K-PGF1α
(ng/L)
ET
(ng/L)
正常对照组
40
, 百拇医药
90±21
78±16
38±8
肥胖Ⅰ组
23
52±16*
48±17*
54±13*
肥胖Ⅱ组
17
36±19*△
33±16*△
, 百拇医药
72±10*△
组间比较F值
86.52
22.62
14.39
注：q检验两两比较结果，与对照组比，*P<0.01，与I组比较， △ P<0.01 二、内皮依赖性血管舒张功能的改变
肥胖儿童FMD明显低于正常对照组，而肥胖Ⅱ组又明显低于Ⅰ组，各组间Bd、BF、RHF差异无显著性(表2)。提示肥胖儿童血流介导的内皮依赖性血管舒张功能降低，肥胖指数越大，降低越明显。
表2 肥胖及正常组小儿血流介导动脉舒张性反应及比较(
±s) 组别, 百拇医药
例数
Bd(mm)
FMD(%)
BF(ml/min)
RHF(%)
正常对照组
40
3.07±0.08
11.62±1.17
232.5±3.1
407.9±1.9
肥胖Ⅰ组
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23
3.07±0.07
2.92±0.45*
213.0±2.0
413.0±2.8
肥胖Ⅱ组
17
3.08±0.08
0.67±0.24*△
229.0±1.7
418.5±12.3
, http://www.100md.com 组间比较F值
0.04
280.34
1.89
2.47
注：q检验两两比较结果，与对照组比，*P<0.01；与Ⅰ组比，△ P<0.01 二、方法
三、对外源性NO的反应
肥胖与正常对照组各15名儿童舌下含服硝酸甘油前后,肱动脉直径均有明显扩张,两组间GTN(Δ%),肥胖组(12.0±1.7)%，正常对照组(12.3±1.8)%，t=0.4943，P>0.05，差异无显著意义。
四、FMD与BMI、血压和内皮因子含量的关系
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肥胖儿童FMD与BMI、SBP、DBP和ET呈密切负相关,与NO和6-K-PGF1α 呈密切正相关(表3)。
表3 40例FMD与BMI、血压和内皮因子的相关系数 项目
相关系数r值
BMI
-0.929*
SBP
-0.673*
DBP
-0.630*
NO
, 百拇医药
0.846*
6-K-PGF1α
0.427*
ET
-0.653*
*P<0.001
讨论
近年来的研究表明，血管内皮细胞不仅是一层单纯的生物界面，而且还具有高度复杂的代谢和内分泌功能，能合成释放多种生物活性因子，调节血液的凝血与纤溶、血管的收缩与舒张、修复与生长等[3]。在调节血管运动方面，收缩因子主要为ET，舒张因子则为NO和前列环素。后者半衰期仅10 s，很快变为稳定的6-K-PGF1α[4]。正常情况下，舒张因子略占优势，使血管保持轻度舒张状态，并能抑制血小板聚集、白细胞粘附和平滑肌增殖，是完整的血管内皮对抗高血压和AS的主要机制之一[5]。
, 百拇医药
本研究显示肥胖儿童NO和6-K-PGF1α 明显低于正常对照组，而ET则高于正常对照组，且随肥胖程度的增加，上述改变更明显。说明肥胖儿童血管内皮功能已发生紊乱，内皮源性收缩因子与舒张因子间失衡，血管有可能长时间处于一种收缩状态，这可能是肥胖儿童血压升高的病理基础。
1992年，Celermajer等[2]首先提出观察血流增加介导的动脉舒张反应是测定血管舒张功能的最好方法。通过加压暂时阻断血流然后突然减压造成血管反应性充血，刺激内皮细胞释放血管内皮源性生长因子，后者作用于血管平滑肌引起舒张反应，血管内径则扩张增大。本研究显示，肥胖组与正常对照组RHF相似，即两组流量增加的倍数基本相同，但肥胖组FMD明显降低。两组儿童含服硝酸甘油所致的GTN无差异，进一步提示肥胖儿童FMD下降并非动脉对NO失效应所致。因为硝酸甘油系外源性NO供体，GTN正常说明肥胖儿童血管平滑肌对NO作用的反应性并无改变，其增加血流介导的FMD下降很可能系内皮源性松弛因子如NO等分泌减少，导致内皮依赖性舒张功能障碍。相关因素分析表明，FMD与肥胖指数和血管内皮因子含量密切相关。肥胖程度越大，松弛因子NO和6-K-PGF1α 分泌越少，而收缩因子ET越多，内皮依赖性舒张功能障碍越明显。
, 百拇医药
基金项目：山东省医药卫生九五攻关课题(97-11)
参考文献
1，Glasser SP, Selwyn AP, Ganz P. Atherosclerosis: risk factors and the vascular endothelium. Am Heart J, 1996,131:379-384.
2，Celermajer DS, Sorensen KE, Gooch VM,et al. Noninvasion detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet,1992,340:1111-1115.
3，Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the 1990s. Nature, 1993,362:801-809.
4，Brash AR. Estimated rate of prostacyclin secretion into the circulation of normal man. J Clin Invest,1981,68:1272-1275.
5，Cooke JP, Tsao PS. Is NO an endogenous antiatherogenic molecule? Arterioscler Thromb,1994,14:653-655.
(收稿日期：1999-09-13), http://www.100md.com