开环颈动脉窦压力感受性反射特性.pdf

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1、江苏大 学学报( F 分别应用四 参数型和五参数型lo g is t ic 函 数拟合实验数据; 基于数学推导提出 了 反射特征参数如闹压、 饱和压的确定方法。结果: 随着窦内压的递增或递减 动脉血压遵循不对称S 形变化规律; 与四参数型l o - g is tic 函 数相比. 五参数型函 数拟合显 著减 少拟合方差; 与 过去 有关文 献所采 用的对闽压和饱和压的 确定方 法相比， 本文提出的 方法 所得值比较接近于实验观察值。结论: C S R开环反射具有不对称S 形特性， 反射参数的定量分析方法应作重新确定。 【 关 键词压力 感受性反射; 血压; lo g is ti c 函 数 中

2、图分类号 R - 3 3 2 文献标识码 文章编号 1 0 0 6 - 7 6 5 5 ( 2 0 0 2 ) 0 1 - 0 0 0 4 0 4 C h a r a c t e r is t ic s o f O p e n - lo o p C a ro t id S in u s B a ro r e f le x X I A D D -h e n g ( D e p a r n n e ru of P h y r i o lo g ) 。 M e d i c a l C o ll e g e of ia n g m U n iv e rs it y , Z h e ry ia n g

3、I ia n g s u , 2 1 2 0 0 1 , C h a r m ) A b s t r a c t O b j e c t iv e ; I b is p ro j e c t w a s d e s ig n e d to s t u d y t h e o p e n - l o o p c h a r a c te r i s ti c s o f t h e c a ro ti d s in u s re fi e x ( C S R ) a n d th e d e te m ti n a ti o n d i ts c h a r a c te r is ti c p

4、 a r a m e te rs . Me t h o d s : A f t e r t h e c a ro ti d s in u s w a s is o la t e d f m a n th e s y s te m ic c ir c u la ti o n i n a n e s th e ti z e d W is ta r r a ts , t h e m e a n a rt e r i - a l p r e s s u r e a n d th e in t r a r a o ti d s in u s p r e s s u res im u lt a n e o

5、 u s ly r e c o rd e d . D a ta w e r e f it t e d r e s p e c t iv e l y in to th e l o g is ti c e q u a ti o n s w ith f o u r o r fi v e p a r a m e te r s . T h e d e te r m in a ti o n o f t h e t h re s h o ld a n d s a t u r a ti o n w a s d e d u c e d o n b io m a tl a n a ti c s . R e s u

6、 lt s : W ith t h e c h a n g e s o # d ie in t r a c a ro ti d s in u s p re s s u re s , th e c h a n g e o f m e a n a r te r i a l p re s s u re w a s a s y m m e tr i c a l ly s ig n ro id . T h e a p p li c a t io n o f th e fi v e - p a r e o re te r m o d e l s ig n if i c a n tly r e d u ce

7、 d th e e g u a re a o f t h e fi t , s h o w i n g th a t th e fi v e - p a r a m e te r lo g is tic fi t is m o re s u ita b le f o r d e s c r i b in g th e o p e n - l o o p b a r o r e fl e z fu n c ti o n t h a n t h e lo u r - p a - r a m e t e r lo g is ti c fi t . C o m p a r e d w ith t h

8、e m e th o d s d e s c r ib e d in p r e v io u s li t e r a t u re s , th e v a l u e s o f th e t h r e s h o l d a n d s a t u r a ti o n o b ta i n e d b y t h e m e th o d p r - e s e n te d i n t h e p re s e n t s t u d y w e r e c lo s e r to t h e o b s e r v e d i n te r v a ls . C o n c l

9、u s i o n : O p e n - lo o p C S R m a y h a v e a n a s y m m e tr ic s ig ra id a l c u r v e , a n d i ts c h a r - a c t e r i s t i c p a ra m e t e r s c o u l d b e r e d e fi n e d . K e y w o r d s B a ro r e f le x ; B lo o d p r e s s u re ; L o g is ti c f u n c ti o n 颈动脉窦压力感受性反射( C S R

10、 ) 对正常生理状态 下血压稳态的维持起 了 重要作用， 当慢性高血压发生 时， 它被重调到较高的窦内压( I S P ) 水平， 并有维持高 血压的作用， 因此， 在心血管调节中， 该反射的生理和 病 理 生 理机 制受到广泛的 研究 L I - 5 i 。已 经知道， 它的 开环反射曲线呈S 形规律变化， 即当IS P 较低时， 没有 反射发生， 随着 I S P升高， 平均动脉压( M A P ) 开始呈 S 形规律下降， 但当I S P 升高到一定程度时， M A P 又不再 发生改变。在研究该反射时， 研究者一般通过对 I S P - M A P 的 关系 观察， 将该关系数 据拟

11、合到四 参 数型lo g is - t i c 方程， 以便减小实验误差与测量误差， 然后建立I S P - M A P 关系曲线， 并在该方程的基础上建立S P 增益关 系以及确定反射的特征参数， 再应用于统计学比 较 i6 - 9 i 。 由 此 可 见， lo g is t i。 方 程拟 合是 研究 该反 射的 重要环节， 它直接影响到其后的参数确定和统计学判 断。 尽管 C S R开环反射规律呈 S 形， 但是， 曲线的对 称性问题一直被人们所忽视。其实， 曲线的对称性是 C S R反射特性的一项重要指标， 它反映了L S P分别在 低于和高于反射调定点时的C S R的操作活动， 并

12、能反 映C S R 对交感和副交感神经紧张性的控制能力。此 外， 由 于四 参数型崛s ti c 方程代表的是一条对称S 形 曲 线9 因 此， 用该方 程拟合数据实际 上是以 反射规律 呈对称S 形的假设为前提的， 如果该前提不成立， 数据 拟合步骤将扩大误差。L s h i k a w a 等在研究不同麻醉药 对 兔( 5 R的影响时发现， 四参数型 lo g i s ti c 方程拟合 C S R 并不能取得满意的拟合效果 8 。这提示， C S R的 反射曲线有可能不对称， 因此， 本文对此进行了研究， 并在此基础上比较 了 反射参数的确定方法。 1 材料和方法 1 . 1 实验动物与

13、颈动脉窦孤 离方法Wi s t a r 健康大 鼠， 体重1 6 0 一 M g ， 实验室饲养1 周后开始实验。 施 戊巴比 妥 钠( 4 0 m g / k g ) 腹腔 麻醉， 气管插管， 动物自 主 呼吸。左股动脉插管并经M P U - 0 . 5 A型压力换能器连 至多道仪( R M - 6 0 0 0 ， 日本) ， 用于记录M .4 P 。 采用原先 基金项目 镇 江 医 学院 博 士 研 究 启动 基 金 万方数据 t 1 苏大学学报( 医学版) A c a d e u i c J o u r na l o f J ia n g s u U n iv mity ( n w )

14、， 最小。其甲m为实测值， C 为拟合值， S 为方差。方程 建立后， E S P - M i ll 关系曲线和C S R的重要参数即可确 定。其中 阂压( 反射反应开始出现时的 S P 值) 、 饱和 压( 反射反应不再发生变化时的最小 E S P 值) 是方程 E 或方程2 的四阶导数为零的k S P 值。如果使用方程2 , 那么， T P二尸 ， 一l n ( X ) Pi _ _ _l n ( X ) 占 J= r,十 - - 下 屯- r, ( 3 ) 尸 ; 尸一 ( 6 尸 ; + 4 尸 : + 1 ) 尸+ ( 7 P , + 4 ) R 一 I 二 0 其中， T P 为阑

15、压， S P为饱和压。阑压和饱和压分别对 应的M A P的差值即M A P 反射范围; 调定点反映闭环调 节时 M A P 与 I S P取得平衡时的I S P值， 即: P 二 尸 十 1 + e x p P , ( IS P - P 3 ) ( 1 ) 尸1 s e t 一尸一下丁 - - - ， 产二 - 丁 - -. 二 万 二 厂 节 厂 可 二V ( 4) 1 t+e x P L rz l s e t一113 ) 1 1， 该模型含有4 个参数， P , 为曲线上、 下渐近线间距. P x 为斜率因子， P 3 为对称点， P , 为下渐近线在纵轴的截 距。所代表的曲线是一条典型的

16、对称S 形曲线。 五参数型lo g is ti c 函数 拟合 模型为 e : M生 尸=P , + P , I + e x p P z ( I S P - P 3 ) ( P s ( 2 ) 五参数拟合模型是在原四参数型方程的基础上引入了 新的参数P , ( P , 0 ) ， 不难推导， 该方程所代表的曲线 以P 3 为 界， 当P , I 时曲 线左侧陡于 右 侧; 当。 巧 I 时右侧比 左侧陡; 当P s 二 1 时， 为一 条以P 3 为对称点的 对称S 形曲线， 即与方程1 相同。各参数的意义如图1 所示。 其中， s e t 为调定点。用微机搜索曲线上1 S P 等于M A P

17、 的点( G a u s s - N e w to n 迭代法) ; 令方程的二阶导数为零， 确定最大增益及其对应的I S P 值。 上述拟合和参数确定的计算机运行程序由作者用 C 语言编写。 1 . 3 统计学处理 对四参数和五参数拟合误差应用 配对比较( 双侧) 的: 检验判断差异的显著性。数据用 均数士 标准差( x土 : ) 表示。 2 结果 表I 应用方程I 和方程2 分别拟合1 0 只大眼的 I S P - M N， 关系数据拟合所得到的 M S E 值 动物号 155绷182211275445524 45678910 厂 调定点 ( M A P = L S P ) 月益 ( A

18、MA P I e t S P ) 方程 1 0 . 4 9 7 0. 7 9 7 0. 3 8 1 / 田招之足 咤日盏杯毋斗 图 1 一 L 一 一一一 一 1 一 一 一 一 一 一 一 一 J -宾内压( I S P ) 门压P s饱和压 C S R的开环反射曲线和反射参数的描述 方程 2 0. 2 2 7 0. 4 1 4 0. 0 2 9 0 . 卜 月 石 0 . 4 9 9 0 . 1 1 4 0 . 1 0 4 0. 0 4 1 0. 2 6 6 0. 2 4 7 0. 2 7 0 0. 3 8 3 0 . 3 5 2 0 . 0 0 9 0 . 0 0 1 0 . 0 6 8

19、 0 . 1 0 7 0 . 2 3 7 0 . 1 7 9 1 . 2 7 7 根据实验数据的散点图分布规律， 取得恰当的P 5 , 即 能作最佳拟合。P ， 一 P s 的确定方法是， 根据实验数 方程 1 与z 之间 P 0 . 0 5 2 . 1 C S A的S形曲线对称性在 1 0 只大鼠， 对每套 I S P - M A P 关系数据分别拟合到方程 1 和方程2 ， 如表 1 所示， 与方程I 的拟合结果相比， 方程2 的拟合可以显 万方数据 江苏大学学报( EK学版) A c a d e u d c J o u r n a l o f J i m p u U n iv e cs

20、i ty ( m e d i c in e ) 2 0 0 2 , 1 2 ( 1 ) 著性地减少M A P 的测量值与拟合值之间均方根( m e a n s q u a r e ro o t , M S E , P 0 . 0 5 ) ， 表明C S R的I S P - M A P 关系 可能是遵循不对称性 5 形变化规律。从该表中的不同 方法的拟合值的 M S E也可以看出， 不同的大鼠C S R的 对称性差异较大， 第4号和第5号大鼠不对称程度较 小， 其他大鼠不对称性较明显， 尤其是 1 0号大鼠的拟 合 M S T在方程 1 时为 1 . 5 2 4 ， 而方程2的拟合则减少到 0.

21、 2 4 7 1 5 _ 9 61 5 . 9 6 1 0 . 6 41 0 . 6 4 曰当臼乃2 (.勺闷之 巧NO. ) I S P ( U. ) 观 察 值 虚 线 :四 黝( M o d el 1 ， 方 程 ， ) 拟 合 结 果 ;实 线 : 五 参 。 M o d e l 2 ， 方 裁 拟 合 结 果 。 图2 四 参数和五参数l o gi s fi c 拟合第8 号( a ) 和第1 0 号( b ) 大鼠的】 S P - m m ， 关系数据 图2 显示了两个代表性的拟合实例， 图2 A和2 B的分布均有一定程度的不对称， 五参数拟合后显示 8 分别 是第8 号和第 1

22、0 号大鼠的观察值和两种方程的号大鼠I S P - M A P 曲线的左侧陡于右侧， 而第1 0 号大鼠 拟合曲线。可以看出， 两只大鼠的 I S P - M A P 关系数据相反。 表2 基于方程1 和方程2 所确定的反射特征参数值 闭压饱和压 调定点最大增益 MA P范围 方程 1 方程 2 P值 1 4 . 5 1 i 2 . 5 7 1 3 . 5 7 12 . 7 8 0. 0 3 1 2 5 . 2 013. 1 7 3 5 . 2 2: t 0. 8 6 0_ 0 9 3 1 3 . 1 5 11 . 2 2 1 2 . 5 5 1 0 . 1 2 0. 6 3 3 0. 8 9

23、 8 10. 2 7 0 0. 7 9 41 0. 2 1 5 0. 0 1 2 6 . 5 03 1 . 5 8 7 . 3 8 1 1 . 2 8 0_ 0 4 3 单位: 最大增益为k P . / k P . ， 其余为k P e 0曰田 l 了b 1 气 一 _一 一 一 一 I 或 d II II e II I 下尸一 1 2 D 招 ， 脚 月 6432 让反 .玉 (.急曰去 5 . 3 2 1 0 . 8 9 1 5 . 9 6 2 1 . 2 8 2 6 . 8 0 7 5 P ( k P 目 f 为摸拟曲线， 模拟阅压为1 0 . 6 4 k N, 饱和压为2 1 . 2

24、8 W. , 。 为对曲线f 的拟合。a , b , r , d四曲线分别为曲线， 的一阶 ( x 1 ) 、一 阶( x 1 0 ) . 注阶( x1 5 ) 和四阶( x1 0 0 ) 倒数方程的曲 线。向上和向下方向箭头分别代表三阶和四阶倒数为零的点。 图3 本文确定阂压和饱和压的方法与 K e n t 等的方法 的模拟比 较fs l 2 . 2 C S R的反射参数表2 显示 了 根据不同方程拟 合后的阂压、 饱和压、 调定点、 反射增益和反射范围等 特征参数的比 较。与用方程1 拟合后的参数确定方法 所得结果的比较， 方程2 拟合后确定的阂压、 最大增益 和反射范围显著不同。然而，

25、调定点和饱和压没有发 现显著差异。 从图中可见， 用四阶倒数为零时( 向下方向的箭头 处) 所对应的I S P比较接近于模拟阂压和饱和压值， 而 三阶倒数为零时所对应的I S P远离所模拟的阂压和饱 和压值。 图3 显示了目 前文献中常用的K e n t 等的关于阂压 和 饱和 压的确定方法19 1 ， 与本文中采用的以四阶导数 为0时的 I S P的方法的模拟比较。假设阂压 1 0 . 6 4 k P a ， 饱和压2 1 . 2 8 k P e ， 反射曲线可能是不对称， 然后用 l o g is t i c 拟合后根据本文的关于阑压和饱和压的确定方 法得到闹压1 1 . 1 5 k P

26、a 和饱和压2 0 . 8 3 k P a ， 比较接近模 万方数据 江苏大学学报( R学版) A c a d e m i c J a a n a l o f J i a n p u U n i v e s i ty ( m e d ic i n e ) 2 0 0 2 , 1 2 ( 1 ) 拟值. 而用 K e n t 等的定义方法所得相应阂压为 1 3 . 2 1 k P a 卜饱和压为1 8 . 7 7 k P a ， 偏离 模拟值较大。 表3中列举了用现有的不同定义方法得到的阂压 的 结果比 较。 用K e n t 等的 方法计算19 , 1 0 只大鼠中有 7 只的值不在观察到的区

27、段内。而基于C h e n 和C h a n g 的方法计算。 , 1 0 只大鼠中有4 只的值不在观察到的 区段内。基于本文的方法， 所有值都与观察到的区段 基本接近。尽管T a n 和Z u c k e r 的方法得到的值也在观 察区 段内 14 1 ， 但他们的方法是以曲线上M A P 下降5 % ( 阂压) 或9 5 % a ( 饱和压) 作为基础， 因此与曲线的形态 或反射增益无关。 表3 用不同方法确定阔压的结果的比较 k P a ) 动物 编号 1 方法I 1 1 方法少 方法3 0 o 1 1 3 . 9 8 1 3. 0 7 1 6. 7 5 1 3. 9 8 1 0. 7

28、5 1 3 . 9 1 1 7. 4 4 巧1 2 9 . 2 2 1 0. 3 5 1 6 . 3 3 0 巧 6 3 1 9 . 2 1 1 7 . 0 9 0 1 3 . 7 4 0 1 6 . 4 0 0 1 9. 8 3 1 8 . 4 1 0 1 3 . 9 9 0 1 4 . 1 1 0 1 4. 6 8 1 3 . 8 5 1 7. 4 9 1 4 . 9 1 1 1 . 6 5 0 1 4. 6 6 1 8 . 1 6 1 6 . 8 5 0 1 0 . 7 1 0 1 1铭 方法 4 ( 本文) 1 4 . 5 1 1 2 . 9 3 1 6 . 3 3 1 3 . 2 6

29、 9. 7 5 1 3 . 吸 1 7 . 1 3 1 5. 7 3 8 . 9 6 1 0. 3 5 实验观察到 闭压所在范围 1 0 . 6 4 - 1 5 . 9 6 1 0 . 6 4- 1 5 . 9 6 1 5 . 9 6 -2 1 . 2 8 1 0 . 麟 1 5 . 9 6 5 . 3 2- 1 0 . 6 4 1 0 . 6 4 - 1 5 . 9 6 巧 9 6 -2 1 . 2 8 1 0 . 6 4 - 1 5 . 9 6 5 . 3 2-1 0 . 邸 5. 3 2一1 0. 6 4 神经受到抑制， 迷走神经兴奋， 发生减压反射。而当 I S P 低于调定点时， C

30、 S R引起相反的效应， 产生减压反 射的加压效果， 但其敏感性不如前者。除了感受器的 功能以外， 中枢神经系统对 C S R的整合功能也必须加 以考虑。C S R的传人信息首先到达孤束核， 然后经过 延髓的其他心血管调节区和下丘脑等的整合， 控制交 感和副交感神经的紧张性川。在其整合过程中， 上述 脑区 对C S R 的敏感性如何决定， 仍不清楚。因此沃 S R 的反射不对称性的机制还很难得到解释。 由于反射的不对称性 S 形变化规律， 原有的四参 数型拟合应该被五参数型所代替， 而对 C S R特征性参 数的确定方法应当做相应的调整。原先在四参数方程 基础上， 通过数学原理推导出的公式已不

31、适用于五参 数型拟合后的定量处理， 尤其是闭压和饱和压的定义 方法已不再适用， 本文提出的定义方法可以替代之， 并 可以更接近于其真实值。 ( 本文拟合曲线及其计算机拟合程序已被美国加 州大学几何学教授 F l a n k J . S p e 。采用) 表不计算值明显偏离观察估计值。 3 讨论 在C S R的 反射曲线中， 调定点反映了 经过 5 R的 心血管调节， 交感和副交感神经的紧张性作用取得平 衡， 而且此时的C S R的敏感性即反射增益最大。在曲 线中调定点的左侧( 即低窦内压区) 交感神经的张力性 作用占 优势u ! ， 而在曲 线中 调定点的 右 侧则相反， 副 交 感神经的张力

32、性作用占优势。如果C S R 对交感和副交 感神经的控制能力一致， C S R曲线应该对称， 此时用四 参数型晦s t i 。 方程可以获得满意的曲 线拟合， 然而， 由 于五参数型的曲线拟合可以拟合一条与原始数据的散 点图分布的对称性一致的拟合曲线， 在原始数据的变 化规律不对称的情况下， 它将减少拟合误差。因此， 本 文观察到五参数型拟合显著性地减少了拟合 M S E ， 表 明了C S R的反射曲线具有一定程度的不对称性。这种 不对称性的机制不清楚、 可能反映了C S R在调定点两 侧对交感和副交感神经张力控制的能力存在差异。作 者在研究中注意到， 大多数动物的开环 C S R曲线的左

33、侧较陡， 反射增益较右侧大， 推测C S R的低压感受器的 交感抑制作用和副交感刺激作用要强于高压感受器的 作用。但这与C S R的闭环调节功能中的解释相矛盾， 在闭环调节中， 一般认为， 当I S P 高于调定点时， 交感 参考文献 l l切 二Z M , X i a o D S , H u a n g W Q , e t a l . C e n tr a l A N G B r e ce p to r in v o l v e d i n s i n u s r e fl e x re s e tti n g in c h r o n ic a ll y s tr e s s e d r

34、a ts J P h y s i o l B e h e v , 1 9 9 7 , 1 7 3 : 8 9 . 幻肖 德生， 黄伟秋， 徐 斌， 中枢血管紧张素n 在慢性应激 大鼠 颈动脉窦反射重调中的作用【 J 1 . 苏州医学院学报， 1 9 9 9 , 1 9 ( 6 ) : 1 2 7 4 . 3 G u o G B , A b b o u d F M . I m 州r e d ce n t r a l m e d i a ti o na r t e ri a l b a to re fl e x in c hr o n ic r e n a l h y p e r te .二【 J

35、 l . A m J P h y s io l , 1 9 8 4 , 2 4 6 : 7 2 0 . 4 T a n W, Z u c k e r 1 . A c u t e c a ro ti d b a m n e fl e x r e s e tt in g in c o n s c io u s d o g s J . J P h y s i o l , 1 9 8 9 , 4 1 6 : 5 5 7 . 5 B r u n e r M J , K B g m a n M D . R a p id r e s e tt in g o f b a m r e fl e x e s i

36、n 物 - p e rt e n s iv e d i g s J . A m J P h y s io l , 1 9 9 2 , 2 6 2 : 1 5 0 8 6 B u m tt i n R , S o c io n o v o g G , B e ll o c c h i F . O n th e a p p m u m a t io n s ta ti c o p e n - l o o p c h a r a c t e r is ti c s o f b a ro r e e e p t o r re f l e x J . A m J P h y s io l , 1 9 9

37、 4 , 2 6 7 : 2 6 7 . 7 f lo e h l e r F K . L o g is t ic e q u a ti o n s i n t h e a n a ly s i s o f S a h a p e d c u rv e s J l “ C o m p u t B io l M a c ， 1 9 9 5 , 2 5 : 3 6 7 . 【 幻 L s h i k a w a N , K a llm a n C H , S a g a w a K . R a b b i t c a ro ti d s in u s r e fl e x u n d e r p

38、e n to b a r b ita l , m e th a n , a n d c h lo r a lo s e a n e s t h e s ia J - A m J P h y s io l , 1 9 8 4 , 2 4 6 %、 9 K e n t B B , D r a n e J W, B l u m e n s t e in B , e t a l . A m a th e m a t c a l m o d e l to .c h a n g e s i n th e b a ro r e ce p t o r re f le x J 一 a r rl io lo- g

39、 y , 1 9 7 2 , 5 7 : 2 9 5 . 1 0 C h e n 祖， C h a n g K C . A s s e s s m e nt o f t h re s h o ld a n d s a t u r a ti o n p r e s s u r e in t h e b a m r e fl e x f u n c ti o n c u rv e : A n e w m a t h e m a ti c a l a n a ly s is J . J a p a n e s e J P h y s io l , 1 9 9 1 , 4 1 : 8 6 1 1 1 K e x d i P , W . - -a r k J R . B a m c e p to r a n d s y m p a th e ti c a c ti v it y in e x p e r im e n t a l re n a l h y p e rt e n s i o n in th e d o g J . C irc u la t io n , 1 9 5 8 , 1 7 : 7 8 5 . 收稿日 期了2 0 0 1 - 1 1 - 2 5 9l0 万方数据