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睡眠呼吸暫停細胞培養(yǎng)模型中，間歇性缺氧頻率幅度對內(nèi)皮傷口愈合的調(diào)節(jié)作用

來源：上海塔望智能科技有限公司 2021年11月17日 17:37

阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)是一種非常普遍的呼吸系統(tǒng)疾病，具有潛在的不良神經(jīng)認知、代謝、腫瘤和心血管后果。間歇性缺氧(Intermittent hypoxia-IH)是由阻塞性睡眠呼吸暫?；颊呱虾粑婪磸退莺椭匦麻_放引起的，是這種夜間呼吸系統(tǒng)疾病的主要原因之一，并與阻塞性睡眠呼吸暫停的許多發(fā)病率有關。

然而，IH也被認為是一種通過誘導、促進細胞和器官的預處理的潛在保護因子。事實上，關于IH在心血管上的具體作用仍存在持續(xù)的爭議。而IH誘導活性氧和炎癥介質的釋放，易導致動脈粥樣硬化，從而損害血管內(nèi)皮功能，IH也可能發(fā)揮心臟保護作用，并通過激活聚焦于誘導預處理的適應性反應發(fā)揮治療作用。

細胞培養(yǎng)是研究IH潛在影響的一種有價值的實驗方法，鑒于研究控制良好的IH模擬OSA對細胞的影響和合適的實驗設置的可用性。有研究驗證了這樣一個假設：在睡眠呼吸暫停細胞培養(yǎng)模型中，間歇性缺氧的頻率和幅度對內(nèi)皮傷口愈合有調(diào)節(jié)作用。

實驗目的

為了研究間歇性缺氧的頻率和幅度對主動脈內(nèi)皮傷口愈合的影響。

實驗方法

對單層人類原代內(nèi)皮細胞進行損傷，然后進行供氧以進行細胞氧合（分別以氧分壓1%、4%、13%、20%的實驗組進行），和以不同頻率的間歇低氧實驗組進行實驗（0.6、6、60個循環(huán)周期/小時），幅度范圍（濃度13-4%或20-1%），使用新型實驗儀器，24小時后測量創(chuàng)面愈合情況。

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細胞培養(yǎng)示意圖：PDMS透氣薄膜、進氣口、出氣口、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)基

實驗過程

得益于技術的開發(fā)，實驗的技術瓶頸已看見了曙光，方法是在一層透氣薄膜上培養(yǎng)內(nèi)皮細胞，然后在透氣薄膜下方提供高速供氧，從而讓氧氣擴散到細胞，完成氧合作用。

實驗組（氧分壓13%-4%）：常用于用于典型研究的實驗組

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實驗組（氧分壓13%-4%）

實驗組（氧分壓20%-1%）：此實驗組更貼近真實的阻塞型睡眠呼吸暫停病人的情況，更能模擬和反映阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA）病人主動脈內(nèi)皮細胞的氧張力值。

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實驗組（氧分壓20%-1%）

確實，在無呼吸暫停的正常通氣和氣體交換條件下，動脈血氧分壓(PaO2)為~100mmhg(即13% O2)。

假設在嚴重OSA事件中，動脈血氧飽和度(SaO2)可達到~60%的低點，相應的PaO2為~30 mmHg，相當于只有4% O2。

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持續(xù)氧分壓為13%和4%，分別24小時后的傷口愈合情況

實驗結果

在氧氣濃度為20%和13%時，細胞單層修復效果相似，但在氧氣濃度為4%的持續(xù)缺氧條件下，細胞單層修復顯著增強(約為原來的兩倍)。
間歇低氧的幅度和頻率顯著影響創(chuàng)面的愈合：
循環(huán)周期范圍為氧氣濃度13% - 4% ，以低循環(huán)頻率(0.6 循環(huán)周期/小時)的實驗組，內(nèi)皮創(chuàng)面愈合加速了102%。
然而與13%-4%實驗組對比的話，20%-1%實驗組的傷口愈合速度分別降低了 74% （6循環(huán)周期/小時）和 44%（0.6循環(huán)周期/小時）
高頻間歇低氧實際上模擬了嚴重阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA) (60循環(huán)周期/小時)，無論氧合周期幅度如何變化，均不能顯著改變內(nèi)皮創(chuàng)面的愈合。

氧分壓為4%的實驗組創(chuàng)面愈合情況顯著比對照組（氧分壓13%）高很多

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間歇低氧實驗組方面，低頻間歇低氧實驗組（0.6循環(huán)周期/小時）創(chuàng)面愈合顯著加快，模擬嚴重阻塞性睡眠呼吸暫停OSA的間歇低氧實驗組（60循環(huán)周期/小時）則沒有顯著的創(chuàng)面愈合反應。

總結

間歇性缺氧的頻率和幅度顯著改變傷口愈合的反應，尤其可以對主動脈內(nèi)皮傷口愈合起關鍵作用，并成為決定細胞在阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)中如何反應的關鍵因素。

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塔望MC102活細胞環(huán)境控制器，可以提供穩(wěn)定的細胞培養(yǎng)環(huán)境，實現(xiàn)邊培養(yǎng)邊觀察，省去了使用傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)箱的步驟，避免了搬運細胞壁過程中污染了細胞的風險。

· 可控制參數(shù)：溫度、濕度(增濕)、氧氣濃度、二氧化碳濃度

· 氧氣濃度控制范圍：0.1%-25%，調(diào)節(jié)精度為0.2%，可選擇0-100%量程

· 溫度控制范圍：30?40℃，精度為0.1℃；可選配低溫功能

· 二氧化碳濃度控制范圍：0.1%-20%，調(diào)節(jié)精度為0.1%

參考文獻

1. Allen CB, Schneider BK, White CW. Limitations to oxygen diffusion and equilibration in in vitro cell exposure systems in hyperoxia and hypoxia. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 281: L1021–L1027, 2001.

2. Almendros I, Montserrat JM, Torres M, Bonsignore MR, Chimenti L,Navajas D, Farré R. Obesity and intermittent hypoxia increase tumor growth in a mouse model of sleep apnea. Sleep Med 13: 1254 –1260, 2012. doi:10.1016/j.sleep.2012.08.012.

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