不同频率刺激大鼠躯体传入神经对心血管效应的功率谱分析
作者：王玉良 王玉美 李秀艳 杨青
单位：潍坊医学院 潍坊261042
关键词：功率谱；躯体传入神经；心率 血压；植物神经；大鼠
数理医药学杂志990419
摘 要 用心率功率谱分析方法观察分析了不同频率电刺激大鼠躯体传入神经对心血管效应及其机制。结果表明，低频(2Hz)电刺激正中神经可引起心率加快，心率功率谱高频峰密度(HFPD)降低，低频峰密度(LFPD)与HFPD比值(LFPD/HFPD)无明显改变；刺激坐骨神经可使心率、平均动脉压、LFPD及LFPD/HFPD增高，HFPD降低(P<0.01)。而高频刺激正中神经或坐骨神经对心率、血压无显著影响，仅出现HFPD降低(P<0.05，0.01)。结果提示，刺激正中神经所致的心率加快主要与心迷走神经抑制有关，而刺激坐骨神经引起的心率加快及血压升高主要与心迷走抑制和交感神经兴奋有关，而且这些作用具有穴位和刺激频率特异性。
, 百拇医药
针刺某些穴位或刺激躯体传入神经对异常心血管活动具有调整作用，但对正常心率及血压的影响尚存在许多争议[1，2]。这可能与刺激的条件有关。心率功率谱能定量地反映植物神经活动的功能状态[3,4]。因此，本实验用功率谱分析方法观察了低频(2Hz)和高频(200Hz)电刺激大鼠正中神经和坐骨神经对正常心率和血压的影响，并初步分析了其作用机理。
1 材料与方法
健康Wistar大鼠40只，体重200～250g，雌雄不拘。20%乌拉坦溶液腹腔麻醉(1g/kg)，气管插管。左颈总动脉插管，连接压力换能器(TP-200)记录血压；用Ⅱ导心电图的R波触发心率计(AT-601G)记录心率；将上述信号记录在记录仪上(RM-6000,日本光电)。同时，将心率信号经低通滤波器输入微机操作系统进行心率功率谱分析，方法同前[4]，显示功率谱分布曲线，计算不同频率内各频峰的密度(即各频峰波曲线下的面积)，结果打印在记录纸上。
, 百拇医药
分离一侧正中神经或坐骨神经，用硅胶固定在双极银丝电极上(极间距3mm)，并连接到刺激器(SEN-7103)的输出端，以备刺激用。刺激参数为恒压方波，电压10V，波宽0.5ms，频率为2Hz或200Hz；两串刺激间隔至少30～50min。实验过程中用CO2检测仪监测呼气末CO2浓度，使之稳定，并维持肛温在38～39℃之间。
分别以刺激前和刺激4～5min时记录的心率、血压和功率谱密度值为对照组和实验组用配对t检验进行统计学处理。
2 结果
2.1 正常大鼠的心率功率谱分布
40只大鼠，麻醉后30min对心率采样，经分析表明，心率功率谱主要有两个频峰，即高频峰(HFP)和低频峰(LFP)。HFP与呼吸频率一致，而LFP在0.15Hz以下。
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2.2 不同频率电刺激正中神经对心率血压及功率谱的影响
20只大鼠，先对心率采样，并记录心率、血压为对照。然后，低频电刺激正中神经4～5min,可见心率加快，血压无明显改变，此时HFP密度(HFPD)明显降低(P<0.01)，而LFP密度(LFPD)及LFPD/HFPD均无明显改变(见表1)。高频电刺激正中神经4～5min，除HFPD降低外，心率、血压、LFPD及LFPD/HFPD均无明显改变(见表2)。
表1 低频电刺激大鼠正中神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(
±S) 组别
n
MAP(kPa)
HR(次/分)
, 百拇医药
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
13.13±1.19
315.3±22.7
0.88±0.35
0.14±0.03
7.26±3.51
实验组
, 百拇医药 20
13.36±1.24
343.4±25.6*
0.69±0.31
0.07±0.10*
9.85±5.42
注：* P<0.01(与对照组比较)表2 高频电刺激大鼠正中神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(±S) 组别
n
MAP(kPa)
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HR(次/分)
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
12.75±1.11
318.6±23.2
0.84±0.29
0.15±0.05
6.78±3.42
, 百拇医药
实验组
20
12.97±1.23
323.5±24.3
0.86±0.34
0.08±0.01*
9.18±5.63
注：* P<0.01(与对照组比较)
2.3 不同频率电刺激坐骨神经对心率、血压及心率功率谱的影响
20只大鼠，低频电刺激坐骨神经4～5min，可见心率加快，血压升高，此时HFPD降低，LFPD及LFPD/HFPD均增高(P<0.01)，结果见表3。高频电刺激坐骨神经4～5min，仅见HFPD降低，心率、血压、LFPD及LFPD/HFPD均与对照组无显著差异(见表4)。表3 低频电刺激大鼠坐骨神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(±S) 组别
, 百拇医药
n
MAP(kPa)
HR(次/分)
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
13.04±1.15
313.8±24.2
0.81±0.26
0.13±0.04
, http://www.100md.com
8.75±3.63
实验组
20
14.61±1.31*
358.4±28.9*
1.08±0.28*
0.06±0.02*
17.58±5.38*
注：* P<0.01(与对照组比较)表4 高频电刺激大鼠坐骨神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(±S) 组别
, 百拇医药
n
MAP(kPa)
HR(次/分)
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
12.84±1.08
319.5±23.4
0.92±0.31
0.13±0.04
, http://www.100md.com
7.19±3.63
实验组
20
13.15±1.36
326.8±25.4
0.99±0.29
0.10±0.03*
8.95±4.58
注：* P<0.05(与对照组比较)3 讨论
本实验表明，心率功率谱主要有两个频峰，这与我们以前的工作是一致的，LFPD可作为迷走神经活动的定量指标[4]，LFPD是交感与副交感神经共同作用的结果[5]，LFPD/HFPD可反映两个神经系统相互作用的状态，比值增加反映交感神经活动增强，反之则迷走神经活动增强[3]。本实验通过上述指标，观察了不同频率电刺激“内关”及“足三里”穴的传入神经(正中神经和坐骨神经)对心率、血压的影响及其机理。
, 百拇医药
多数学者认为，针刺某些穴位可纠正异常心率、血压，但对正常人及麻醉动物的心率及血压无明显影响[1，2，6]。但本实验观察到，低频电刺激正中神经可使心率加快，HFPD降低，而血压LFPD及LFPD/HFPD无明显改变，提示此心率加快效应主要是心迷走神经抑制的结果。低频电刺激坐骨神经，除引起心率加快，HFPD降低外，血压、LFPD及LFPD/HFPD均增高，提示刺激坐骨神经时可能反射性抑制心迷走神经，而兴奋交感神经(包括心交感神经和交感缩血管纤维)，继而使心脏活动加强，阻力血管收缩，从而导致心率加快、血压升高。同时，上述结果也表明，同一刺激条件，刺激不同躯体传入神经可引起不同的心血管效应，即具有相对特异性。
不同参数刺激躯体传入神经可引起不同的交感反应，甚至可能发生逆转[7]。本实验观察到，低频刺激(2Hz)可引起明显的心血管活动改变，而高频刺激则心率血压均无显著变化，提示不同频率刺激的心血管反应可有不同，即具有穴位的频率特异性，这可能与不同频率电刺激兴奋了躯体传入神经中不同类型的纤维和兴奋向中枢投递的部位和递质不同有关。
, http://www.100md.com
本实验还观察到，高频刺激正中神经和坐骨神经均可引起HFPD降低，提示迷走神经活动受到抑制，只是这种抑制尚不足以引起心率血压明显的变化而已。这进一步说明心率功率谱对植物神经功能的检测是非常敏感的。
作者简介：王玉美 杨青 潍坊市中医院
参考文献
1 林树新，李鹏.针刺对急性实验性高血压抑制效应的机制分析.生理学报，1981，(4)：335.
2 刘金兰，张振莉.电针对慢心率大鼠心率影响的实验研究.针刺研究，1986，11(3)：176.
3 Pagani M,Lombard F,Guzzelli S, et al. Power spectral analsis of heart rate and arterial blood pressure variability as a marker of sympathovagal interaction in man and conscious dog. Circ Res, 1986,59:178.
, 百拇医药
4 刘修鑫，李绍雄.心率功率谱分析影响窦性心律不齐的因素.山东医科大学学报，1989，27(2)：19.
5 王玉良，李绍雄.兔血压功率谱低频峰与交感神经活动的关系.中国应用生理学杂志，1992，8(4)：335.
6 张华星，李楚芬.电针家兔“足三里”对血压及心率的影响及其机制的初步探讨.针刺研究，1985，10(4)：304.
7 孔繁聚，刘磊.针刺与交感反射的关系.山东医科大学学报，1984，22(4)：24.
收稿日期：1999-01-29, http://www.100md.com
单位：潍坊医学院 潍坊261042
关键词：功率谱；躯体传入神经；心率 血压；植物神经；大鼠
数理医药学杂志990419
摘 要 用心率功率谱分析方法观察分析了不同频率电刺激大鼠躯体传入神经对心血管效应及其机制。结果表明，低频(2Hz)电刺激正中神经可引起心率加快，心率功率谱高频峰密度(HFPD)降低，低频峰密度(LFPD)与HFPD比值(LFPD/HFPD)无明显改变；刺激坐骨神经可使心率、平均动脉压、LFPD及LFPD/HFPD增高，HFPD降低(P<0.01)。而高频刺激正中神经或坐骨神经对心率、血压无显著影响，仅出现HFPD降低(P<0.05，0.01)。结果提示，刺激正中神经所致的心率加快主要与心迷走神经抑制有关，而刺激坐骨神经引起的心率加快及血压升高主要与心迷走抑制和交感神经兴奋有关，而且这些作用具有穴位和刺激频率特异性。
, 百拇医药
针刺某些穴位或刺激躯体传入神经对异常心血管活动具有调整作用，但对正常心率及血压的影响尚存在许多争议[1，2]。这可能与刺激的条件有关。心率功率谱能定量地反映植物神经活动的功能状态[3,4]。因此，本实验用功率谱分析方法观察了低频(2Hz)和高频(200Hz)电刺激大鼠正中神经和坐骨神经对正常心率和血压的影响，并初步分析了其作用机理。
1 材料与方法
健康Wistar大鼠40只，体重200～250g，雌雄不拘。20%乌拉坦溶液腹腔麻醉(1g/kg)，气管插管。左颈总动脉插管，连接压力换能器(TP-200)记录血压；用Ⅱ导心电图的R波触发心率计(AT-601G)记录心率；将上述信号记录在记录仪上(RM-6000,日本光电)。同时，将心率信号经低通滤波器输入微机操作系统进行心率功率谱分析，方法同前[4]，显示功率谱分布曲线，计算不同频率内各频峰的密度(即各频峰波曲线下的面积)，结果打印在记录纸上。
, 百拇医药
分离一侧正中神经或坐骨神经，用硅胶固定在双极银丝电极上(极间距3mm)，并连接到刺激器(SEN-7103)的输出端，以备刺激用。刺激参数为恒压方波，电压10V，波宽0.5ms，频率为2Hz或200Hz；两串刺激间隔至少30～50min。实验过程中用CO2检测仪监测呼气末CO2浓度，使之稳定，并维持肛温在38～39℃之间。
分别以刺激前和刺激4～5min时记录的心率、血压和功率谱密度值为对照组和实验组用配对t检验进行统计学处理。
2 结果
2.1 正常大鼠的心率功率谱分布
40只大鼠，麻醉后30min对心率采样，经分析表明，心率功率谱主要有两个频峰，即高频峰(HFP)和低频峰(LFP)。HFP与呼吸频率一致，而LFP在0.15Hz以下。
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2.2 不同频率电刺激正中神经对心率血压及功率谱的影响
20只大鼠，先对心率采样，并记录心率、血压为对照。然后，低频电刺激正中神经4～5min,可见心率加快，血压无明显改变，此时HFP密度(HFPD)明显降低(P<0.01)，而LFP密度(LFPD)及LFPD/HFPD均无明显改变(见表1)。高频电刺激正中神经4～5min，除HFPD降低外，心率、血压、LFPD及LFPD/HFPD均无明显改变(见表2)。
表1 低频电刺激大鼠正中神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(
±S) 组别n
MAP(kPa)
HR(次/分)
, 百拇医药
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
13.13±1.19
315.3±22.7
0.88±0.35
0.14±0.03
7.26±3.51
实验组
, 百拇医药 20
13.36±1.24
343.4±25.6*
0.69±0.31
0.07±0.10*
9.85±5.42
注：* P<0.01(与对照组比较)表2 高频电刺激大鼠正中神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(
±S) 组别n
MAP(kPa)
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HR(次/分)
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
12.75±1.11
318.6±23.2
0.84±0.29
0.15±0.05
6.78±3.42
, 百拇医药
实验组
20
12.97±1.23
323.5±24.3
0.86±0.34
0.08±0.01*
9.18±5.63
注：* P<0.01(与对照组比较)
2.3 不同频率电刺激坐骨神经对心率、血压及心率功率谱的影响
20只大鼠，低频电刺激坐骨神经4～5min，可见心率加快，血压升高，此时HFPD降低，LFPD及LFPD/HFPD均增高(P<0.01)，结果见表3。高频电刺激坐骨神经4～5min，仅见HFPD降低，心率、血压、LFPD及LFPD/HFPD均与对照组无显著差异(见表4)。表3 低频电刺激大鼠坐骨神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(
±S) 组别, 百拇医药
n
MAP(kPa)
HR(次/分)
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
13.04±1.15
313.8±24.2
0.81±0.26
0.13±0.04
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8.75±3.63
实验组
20
14.61±1.31*
358.4±28.9*
1.08±0.28*
0.06±0.02*
17.58±5.38*
注：* P<0.01(与对照组比较)表4 高频电刺激大鼠坐骨神经对心率(HR)平均动脉压(MAP)和心率功率谱的影响(
±S) 组别, 百拇医药
n
MAP(kPa)
HR(次/分)
LFPD(次/分)2
HFPD(次/分)2
LFPD/HFPD
对照组
20
12.84±1.08
319.5±23.4
0.92±0.31
0.13±0.04
, http://www.100md.com
7.19±3.63
实验组
20
13.15±1.36
326.8±25.4
0.99±0.29
0.10±0.03*
8.95±4.58
注：* P<0.05(与对照组比较)3 讨论
本实验表明，心率功率谱主要有两个频峰，这与我们以前的工作是一致的，LFPD可作为迷走神经活动的定量指标[4]，LFPD是交感与副交感神经共同作用的结果[5]，LFPD/HFPD可反映两个神经系统相互作用的状态，比值增加反映交感神经活动增强，反之则迷走神经活动增强[3]。本实验通过上述指标，观察了不同频率电刺激“内关”及“足三里”穴的传入神经(正中神经和坐骨神经)对心率、血压的影响及其机理。
, 百拇医药
多数学者认为，针刺某些穴位可纠正异常心率、血压，但对正常人及麻醉动物的心率及血压无明显影响[1，2，6]。但本实验观察到，低频电刺激正中神经可使心率加快，HFPD降低，而血压LFPD及LFPD/HFPD无明显改变，提示此心率加快效应主要是心迷走神经抑制的结果。低频电刺激坐骨神经，除引起心率加快，HFPD降低外，血压、LFPD及LFPD/HFPD均增高，提示刺激坐骨神经时可能反射性抑制心迷走神经，而兴奋交感神经(包括心交感神经和交感缩血管纤维)，继而使心脏活动加强，阻力血管收缩，从而导致心率加快、血压升高。同时，上述结果也表明，同一刺激条件，刺激不同躯体传入神经可引起不同的心血管效应，即具有相对特异性。
不同参数刺激躯体传入神经可引起不同的交感反应，甚至可能发生逆转[7]。本实验观察到，低频刺激(2Hz)可引起明显的心血管活动改变，而高频刺激则心率血压均无显著变化，提示不同频率刺激的心血管反应可有不同，即具有穴位的频率特异性，这可能与不同频率电刺激兴奋了躯体传入神经中不同类型的纤维和兴奋向中枢投递的部位和递质不同有关。
, http://www.100md.com
本实验还观察到，高频刺激正中神经和坐骨神经均可引起HFPD降低，提示迷走神经活动受到抑制，只是这种抑制尚不足以引起心率血压明显的变化而已。这进一步说明心率功率谱对植物神经功能的检测是非常敏感的。
作者简介：王玉美 杨青 潍坊市中医院
参考文献
1 林树新，李鹏.针刺对急性实验性高血压抑制效应的机制分析.生理学报，1981，(4)：335.
2 刘金兰，张振莉.电针对慢心率大鼠心率影响的实验研究.针刺研究，1986，11(3)：176.
3 Pagani M,Lombard F,Guzzelli S, et al. Power spectral analsis of heart rate and arterial blood pressure variability as a marker of sympathovagal interaction in man and conscious dog. Circ Res, 1986,59:178.
, 百拇医药
4 刘修鑫，李绍雄.心率功率谱分析影响窦性心律不齐的因素.山东医科大学学报，1989，27(2)：19.
5 王玉良，李绍雄.兔血压功率谱低频峰与交感神经活动的关系.中国应用生理学杂志，1992，8(4)：335.
6 张华星，李楚芬.电针家兔“足三里”对血压及心率的影响及其机制的初步探讨.针刺研究，1985，10(4)：304.
7 孔繁聚，刘磊.针刺与交感反射的关系.山东医科大学学报，1984，22(4)：24.
收稿日期：1999-01-29, http://www.100md.com