高频电流在治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的应用的制作方法【技术领域】，涉及高频电流在治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的应用。[0002]阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(Obstructivesleepapneasyndrome, 0SA)发生高血压、心肌梗塞、心律失常、脑血管意外的比率比非OSA人群明显升高。以心律失常为例，重度OSA患者房颤发生率为5%，呼吸暂停低通气指数超过30者房颤的发生率增加4倍。此外，儿童OSA患者慢性间断性组织低氧，引起患者胰岛素抵抗，诱发儿童肥胖和糖代谢异常，影响儿童智力发育并使心脑血管病发病年龄提前。治疗OSA有助于降低心脑血管疾病的发病率。[0003]“岛叶皮层(insularcortex, Ic)是OSA发病的皮层代表区”这一新概念，是由我国著名的神经生理学家王绍教授最早提出的。本项目申请者在攻读博士学位时，师从王绍教授，在2003年国家自 然科学基金(项目批准号:30270502)资助下，以这一概念为理论基础，建立了 OSA动物模型。在该模型中，我们采用电刺激大鼠岛叶皮层，动物缰核(habenular, Hb)神经元放电增多，并出现呼吸紊乱和呼吸暂停、颏舌肌肌电降低、动脉血PH值降低、酸中毒等。在动物上述变化出现时取脑干(中缝核所在脑区)检测5-HT，发现脑干神经元细胞内5-HT显著降低。这些变化符合OSA患者的病理生理学改变，工作得到了国内外同行的认可。[0004]Oades等的研究表明，中脑边缘环路(mesolimbic)是连接和调整前脑-边缘系统与中枢自律网络神经元活动的重要神经通路，该环路的中枢核团包括岛叶皮层、缰核(habenularnucleus)及中缝核等神经结构,涉及个体生存机制,与机体内环境的稳定关系密切，OSA患者的呼吸紊乱指数和夜间最低氧饱和度，与上气道最大塌陷度及舌咽矢/横径比值密切相关，即气道塌陷度(顺应性)越大，睡眠呼吸紊乱越严重，动脉血氧饱和度越低。研究显示，上气道最大塌陷度及舌咽矢/横径比值与中枢神经系统呼吸驱动力以及颏舌肌(genioglossus, GG)功能变化密切相关。GG是最主要的咽舒张肌,当颏舌肌收缩功能减弱时，咽腔塌陷或完全闭塞，出现打鼾或呼吸暂停。间歇缺氧的OSA动物模型显示，颏舌肌电活动水平明显降低。[0005]在外周组织，5-HT是一种强血管收缩剂和平滑肌收缩刺激剂。它必须通过相应受体的介导才能产生作用，其受体分型复杂，根据目前分子生物学和药理学的研究结果显示，人类5-HT受体至少存在7种类型，这7种类型又可进一步分为若干亚型。5-HT通过激动不同的5-HT受体类型，可具有不同作用。随着人们对于OSA研究的深入，5-HT在OSA发病中的作用越来越受到人们的关注:GG受第十二对脑神经——舌下神经支配，神经递质是五羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)。但是，5_HT在缰核生理功能中发挥的作用则很少有人关注。[0006]体内5-HT主要来源于脑干中缝核群(nucleusraphemagnus),缰核是中缝核的上级神经中枢。中缝核活动水平受缰核活动的影响，后者通过持续的抑制作用，调节中缝核5-HT释放。中枢神经系统中5-HT减少时，通过神经元轴突运往舌下神经节突触前间隙的5-HT浓度降低，可导致颏舌肌收缩减弱、咽腔狭窄是OSA发病的主要原因。在5-HT多种亚型中，2A、2C型对GG的影响最明显，作用时间最长。
[0007]呼吸运动同时接受脑干自主神经中枢和大脑皮层随意信号的控制。影像学研究发现，OSA病人大脑皮层的功能核磁(fMRI)信号在前岛叶处发生明显异常变化。损毁大鼠岛叶皮层可以减轻大鼠的呼吸困难，说明呼吸困难的产生与岛叶皮层的活动密切相关，进一步支持“岛叶皮层是OSA皮层代表区”的理论。故直接刺激动物岛叶皮层，观察对呼吸运动及与呼吸有关指标的影响，是探索OSA发病机制的合理选择。
[0008]我们依据上述理论，对大鼠的岛叶皮层实施电刺激兴奋岛叶神经元，引起动物呼吸紊乱、呼吸暂停、GG电活动降低、中枢5-HT减少、动脉血pH降低等，成功制作了 OSA动物模型，也印证了上述影像学和实验研究结果的正确性。
[0009]迄今为止,全世界公认有效治疗OSA的方法是持续气道正压通气(continuouspositiveairwaypressureCPAP),但是以下原因限制了 CPAP的应用:CPAP无法从根本上或者从发病机制出发治疗OSA这是最重要的缺点；其次是患者的畏惧心理、机器价格昂贵、家用机器医保不能报销，使家庭应用受到一定限制，特别是基层医院有适应症患者常由于经济原因拒绝购买呼吸机，致使疾病得不到恰当的治疗而延误病情。其次是外科手术，由于该病手术复发率非常高，除破坏了局部组织外、术后病人仍需CPAP呼吸机治疗。所以从根本上治疗OSA仍需从该病的发病原理颏舌肌着手。

[0010]本发明提供了高频电流在治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的应用，本发明的特点还在于采用高频电流刺激缰核治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征。高频电流参数为50-150uA，频率50-280HZ，波宽是0.3ms的方波；刺激缰核时间为30分钟。
[0011]本发明的有益之处在于:使中缝核释放更多的5-HT、促进颏舌肌收缩、扩大咽腔，达到治疗OSA的目的并从根本上消除0SA，并且了却佩戴呼吸机和手术的烦恼。



[0012]图1为阻断缰核前后电刺激和谷氨酸刺激大鼠岛叶皮质呼吸运动曲线在的变化图；
[0013]图2为阻断缰核前后电刺激大鼠岛叶皮质GG肌电的变化图。

[0014]下面结合附图和对本发明进行详细说明。
[0015]本发明为高频电流在治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的应用。采用高频电流刺激缰核治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征。高频电流参数为50-150uA，频率50-280HZ，波宽是
0.3ms的方波；刺激缰核时间为30分钟。
[0016]对本发明进行验证，在动物模型的基础上以缰核为靶点，应用高频电刺激抑制大鼠缰核神经元，提高中缝核神经元兴奋性，增加中枢内源性5-HT递质分泌。[0017]缰核是控制5-HT的重要结构，通过对中缝核持续性抑制作用，调节脑内包括5-HT在内的单胺类神经递质释放。缰核在大脑皮层的上级中枢是岛叶，岛叶神经元兴奋，将引起下位的缰核神经元兴奋性增高。处于平衡状态的缰核活动水平一旦增强，对中缝核的抑制作用将加强，释放的5-HT减少，导致颏舌肌收缩减弱，咽腔狭窄、闭塞和呼吸暂停。动物实验结果表明，当大鼠出现呼吸暂停时，缰核正处于兴奋状态，其活动水平是非常高的，其增高的原因是岛叶皮层出现异常兴奋。作为缰核上级神经中枢的岛叶皮层兴奋，势必引起缰核兴奋性升高，使缰核对下级神经核团中缝核的抑制进一步加强，导致后者5-HT释放减少、颏舌肌电活性减弱、收缩功能减弱，引起咽腔塌陷或闭塞，出现呼吸暂停。缰核被阻断后，这些变化不再出现，动物呼吸变得顺畅。所以，抑制缰核活动水平有可能成为治疗OSA的新手段。这是我们在本课题中拟采用高频电刺激缰核的依据。
[0018]本发明的意义在于提出并初步证明了 “岛叶皮层是OSA发病的皮层代表区，缰核是岛叶皮层信号传导的必经之路”。本发明通过该模型，运用高频电刺激缰核，进一步揭示OSA皮层信号的传导通路和神经递质，在以往研究成果的基础上，进一步探讨OSA时中枢神经系统5-HT及其亚型的变化及其对颏舌肌电活性和呼吸运动的影响机制，为开辟OSA治疗新途径提供理论依据。
[0019]步骤1:用耳棒将麻醉后动物固定在VDT-1型脑立体定向仪上，切开头皮暴露中线附近颅骨。以同心圆电极插入缰核。缰核坐标为AP:-3.4，L:0.6，H:5.3。通过预先埋置在缰核的刺激电极(外径2.0mm、2~5M Ω )，对实验组大鼠进行电刺激。
[0020]步骤2:采用高频电流刺激缰核 (刺激参数:电流强度50-150uA，频率50_280Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0021]步骤3:记录呼吸运动、GG肌电图及膈肌肌电图:将大鼠腹部呼吸幅度最大的部位连接到张力放大装置，信号输出到BL-420E+生物技能实验系统，描记大鼠呼吸运动曲线。以呼吸幅度和频率变化作为呼吸运动的客观指标。记录呼吸运动的同时，将同心圆电极插入大鼠GG肌片及膈肌肌片，输出端与BL-420E+生物技能实验系统相接，描记大鼠GG肌电及膈肌肌电变化情况，每次描记连续记录4~6小时。参考电极固定在左耳轮。记录仪的频率为60Hz，时间常数为0.3s。部分GG肌电图及膈肌肌电图将经过肌电图整合器的处理。
[0022]步骤4:脑脊液5-HT2A/2C及5-HIAA检测:大鼠出现呼吸暂停和颏舌肌电活动降低，取脑组织或脊髓，加Iml生理盐水研磨脑组织或脊髓，研磨液离心(3000转10分钟)。取上清液。利用放射免疫试剂盒，运用分子生物学荧光受体检测技术，检测动物脑脊液5-HT2A/2C及5-HIAA含量(或根据试剂盒要求选择检测方法)。
[0023]步骤5:脑干免疫组化染色检测5-HT2A/2C:
[0024]确认出现呼吸暂停后，戊巴比妥钠(100mg/kg))静脉注射麻醉大鼠，开胸，经左心室插管至升主动脉生理盐水冲洗血液，然后，4%多聚甲醛磷酸缓冲液灌注，去除颅骨，脑组织置于10%中性甲醛容液中固定48小时后，行脑干连续冰冻切片(矢状切片)，进行免疫组化染色检测5-HT2A/2C。
[0025]经过以上步骤，最后通过抑制缰核神经元兴奋性的动物模型，使中缝核神经元兴奋性增加，释放5-HT增多，GG电活性和收缩功能，达到扩张咽腔的目的，为进一步在OSA患者身上采取高频刺激方法治疗该病，提供理论和实验室依据。
[0026]如图1所示为阻断缰核前后电刺激和谷氨酸刺激大鼠岛叶皮质呼吸运动曲线在的变化图。图中A.大鼠的正常呼吸曲线。B.岛叶皮质电刺激(箭头)，大鼠浅呼吸，然后停止约2.5秒，在持续大约10秒深慢呼吸后呼吸节奏变得正常，但呼吸幅度很低。C.用L-谷氨酸刺激的岛叶皮质(INS)(箭头:0.3yL23分钟)呼吸停止。D.缰核被利多卡因阻断后再刺激岛叶，动物不出现呼吸暂停。
[0027]如图2所示为阻断缰核前后电刺激大鼠岛叶皮质GG肌电的变化图。图中每组的第一条曲线为呼吸运动曲线，中间的曲线为GG，第三条曲线为积分。A.对照组没有显示变化。伴随呼吸节奏，GG显示有节奏的放电，肌电的积分的增加。B.电刺激岛叶产生呼吸暂停(箭头所指)，GG肌电消失。C.利多卡因阻断缰核后，呼吸暂停消失，节奏变得正常，GG肌电恢复。
[0028]下面列举具体实施例来对本发明进行说明:
[0029]实施例1:
[0030]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度50uA，频率130Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0031]实施例2:
[0032]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度50uA，频率280Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0033]实施例3:
[0034]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度IOOuA,频率280Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0035]实施例4:
[0036]采用高频电流刺激外侧缰核，设定电流强度150uA，频率50Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0037]实施例5:
[0038]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度150uA，频率280Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0039]实施例6:
[0040]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度120uA，频率250Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。
[0041]实施例7:
[0042]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度IlOuA,频率200Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。 [0043]实施例8:
[0044]采用高频电流刺激缰核，设定电流强度50uA，频率50Hz，波宽0.3ms的方波，持续30分钟。