超声与缩宫素对大鼠子宫平滑肌收缩影响的比较研究

张　瑛 ¹ ,孙江川 ² ,常淑芳 ² ,王智彪 ³

(1.绵阳市人民医院妇产科,四川绵阳 621000; 2.重庆医科大学附属第二医院妇产科,重庆 400010; 3.重庆医科大学医学超声工程研究所,重庆 400016) 绵阳市人民医院妇科张瑛

[ 摘 要 ] 　目的　 探讨低强度超声对大鼠子宫平滑肌的生物学效应与经典的子宫收缩剂缩宫素相比较，探索二者之间的区别和联系。 方法　 将40只离体SD大鼠子宫平滑肌条随机分成4组，空白组(A组)、缩宫素组(B组)、超声组(C组：声强为2W/cm ² 、辐照时间10min)及联合组(D组：超声+缩宫素) ，采用BL-410生物机能实验系统记录每组子宫平滑肌的收缩情况，比较各组间的差异。 结果　 B组、C组和D组子宫平滑肌收缩的频率、张力和活动力均大于A组( P < 0.05) ；C组子宫平滑肌收缩的频率、幅度、张力和活动力大于B组( P < 0.05) ；D组子宫平滑肌收缩频率、幅度和活动力明显高于B组( P <0.05) ；D组子宫平滑肌收缩幅度和活动力明显高于C组( P < 0.05) 。 结论 超声能明显增加缩宫素所致的子宫平滑肌收缩，使收缩频率、幅度和子宫活动力显著增强。

[ 关键词 ] 低强度超声子宫；平滑肌；缩宫素

[ 中图分类号 ] R339.22 ； R445.1 　[ 文献标识码 ] 　A 　　[ 文章编号 ] 　1003-3289 (2008) 02-0163-204

A comparative study : low intensity ultrasound and oxytocin on the contraction of uterine smooth muscle in rats

ZHANG Ying ¹ , SUN Jiang-chuan ² , CHANG Shu-fang ² , WA NG Zhi-biao ³

(1 Department of Obstetrics and Gynecology , the People’s Hospi tal in Mian Yang City , Mianyang 621000 , China;2.Department of Gynaecology and Obstetrics , the Second Affiliated Hospi tal , Chongqing Medical Uni versi ty ,Chongqing 400010 , China; 3.Institute of Ultrasonic Engineering in Medicine , Chongqing 400016 ,)

[ Abstract] Objective To study the biological effect of low intensity ultrasound and oxytocin on the contraction of uterine smooth muscle in rats and to explore their difference and relationship. Methods The isolated uteri of forty SD rats were randomly divided into 4 groups : group A (normal control group) , group B (ultrasound group) , group  C(oxytocin group) and group D ( ultrasound + oxytocin group) , their contraction information was recorded with BL-410 biological experimental system to explore the disparity among them. Results The contraction f requency , tension and contraction activity of group B , group C and group D were superior to group A ( P < 0.05) . The contraction frequency , tension and contraction activity of group C were superior to B group ( P < 0.05) . The contraction requency , amplitude and contraction activity of group D were superior to group B ( P < 0.05) . The contraction amplitude and contraction activity of group D were superior to group C ( P < 0.05). Conclusion  Low intensity ultrasound can intensify the function of oxytocin and the contraction frequency , amplitude , tension and cont raction activity were significantly increased under its irradiation.

[ Key words] 　Low intensity ultrasound ； Uterine ； Smooth muscle ； Oxytocin

    超声作为一种诊断治疗手段广泛用于临床，大量的实验表明声强为0～3W/cm ² 的低强度超声，对人体基本无损害。这种低强度脉冲超声(Low intensity pulsed ultrasound，LIPUS)是一种声压波，具有机械刺激效应，而子宫平滑肌组织对一定频率的机械刺激非常敏感。张瑛等 ^{[ 1 ]} 在前期研究中已初步发现低强度超声可诱导大鼠子宫平滑肌收缩，增加其收缩的频率、幅度、张力和活动力，而且声强2W/cm ² 超声辐照10min是最佳辐照参数。为此，我们进一步研究在最佳辐照参数下低强度超声对子宫平滑肌的生物学效应与经典的子宫收缩剂缩宫素相比较，探索二者之间的区别和联系，为二者联合防治 产后出血 提供实验依据。

  1 资料与方法

1 .1 主要试剂 苯甲酸雌二醇2mg/ ml支，上海通用药业股份有限公司。生产批号:040307 ；改良后的乐氏液：NaCl 9.0g/ L KCl 0.42g/ L CaCl ₂ 0.06g/ L MgCl ₂ 5mg/ L NaHCO ₃ 0.2 g/ L Glucose 1.0g/ L 。

1 . 2 动物 　SD大鼠40只，雌性，体重(200±50) g，清洁级。由重庆医科大学动物中心提供。生产许可证号: SCXK(渝)20020002  使用许可证号:SCXK(渝) 20020001 。

1 . 3 仪器 　BL-410 生物机能实验系统，成都泰盟电子有限公司；HW-400恒温浴槽，成都仪器厂；1.0 g的机能换能器；低强度超声系统(由重庆医科大学医学超声工程研究所研制) 由功率发生源、治疗探头组成。治疗头参数为频率0.8MHz、声强为2W/cm ² 。

  2 方法

2 . 1 实验分组及动物模型制作 　取健康未孕SD大鼠40只，适应性饲养1周后随机分成4组，即空白组(A组：不经任何干预) 、缩宫素组(B组：营养液中加入缩宫素) 、超声组(C组：声强为2W/ cm ² 、辐照时间10min) 、联合组(D组：超声+缩宫素)。于实验前3天按0.2 mg/ 100g 体重皮下注射苯甲酸雌二醇三次，人工地促使动物处在动情前期或动情期，以提高子宫对药物或刺激的敏感性。

2 . 2 实验步骤

2.2.1 大鼠离体子宫肌条的制备 ^{[ 2 ]} 脱臼法处死大鼠，打开腹腔，迅速剪取子宫，立即置于盛有混合气(95 %O ₂ + 5 %CO _{2 )} 饱和的营养液中，小心清除子宫周围的系膜及结缔组织，取两侧子宫中间长2cm的一段备用。

2.2.2 打开BL-410生物机能实验系统，调零、定标。将标本两端用丝线分别结扎，下端系于L型钩上固定，置于盛有30ml营养液的恒温浴槽中，上端连接张力换能器。恒温浴槽内的温度保持为(34±0.5) ℃，同时通入混合气(60～80个气泡/ min) 。标本负荷1.0g，平衡1h，待实验系统稳定后，开始描记10min正常子宫平滑肌自律曲线。

2.2.3 将缩宫素10U/ml 配成0.1U/ml 。 缩宫素组在30ml营养液中加入0.3ml配好的液体，使得最终浓度为1mU/ml ，记录10min 实验结果；C组用声强2W/cm ² 超声辐照10min ；D组在加入缩宫素同时用2W/cm ² 超声辐照10min，记录实验结果。

2 . 3 统计学处理 　本实验采用SAS 8.0进行统计学处理，所有数据计量资料均用 表示，组与组之间的比较采用单因素方差分析和SN K(q) 检验进行统计学分析， P < 0.05 表示差异有显著性。

  3 结果

3 . 1 对离体子宫收缩的影响 　结果表明，缩宫素组、超声组、联合组子宫平滑肌收缩的频率、幅度、张力和活动力均显著高于空白组，差异有统计学意义( P < 0.05) ；超声组子宫平滑肌收缩的频率、张力和活动力均明显高于缩宫素组，差异有统计学意义( P < 0.05) ， 而收缩幅度差异无统计学意义( P >0.05) ；联合组收缩频率、幅度和活动力均明显高于缩宫素组，差异有统计学意义( P < 0.05) ，而二者张力无统计学意义( P > 0.05) ；联合组与超声组比较，幅度和活动力均明显高于超声组，差异有统计学意义( P < 0.05) ，频率和张力差异无统计学意义( P > 0.05) (表1、图1～4) 。

表1不同组别其频率、幅度、张力和活动力的比较

B、C、D组分别与A组比较： ^a P ＜0.05；

超声组（C）与缩宫素（B）比较： ^b P ＜0.05；

联合组（D）与缩宫素（B）组比较： ^c P ＜0.05；

联合组（D）与超声组（C）相比较： ^d P ＜0.05

各组的收缩曲线如下：

  3 . 2 大鼠子宫平滑肌收缩频率、幅度、张力和活动力随时间变化的情况 　本研究发现在子宫，平滑肌收缩稳定后，观察40min结果表明：空白组随着时间的推移，收缩趋向稳定。频率、幅度、张力和活动力变化不大，差异无统计学意义( P >0.05) ；缩宫素组加入缩宫素即刻引起子宫收缩迅速加强，10min各指标达到高峰，以后趋于稳定状态，持续约30min下降到用药前水平。超声组辐照约20～30秒子宫收缩加强，辐照10min频率和活动力达高峰，此时频率、张力和活动力均明显高于缩宫素组，差异有统计学意义( P < 0.05) ；辐照停止后10min幅度和张力达到高峰，但频率和活动力开始迅速下降，辐照停止后20min，频率、幅度和活动力下降到辐照前水平，但张力仍维持在较高水平。联合组即刻引起子宫收缩迅速加强，10 min各指标达到高峰，以后趋于稳定状态，持续约40min后各指标下降，但各指标仍维持在较高水平，差异有统计学意义( P < 0.05) 。

  4 讨论

4 . 1 超声和缩宫素作用的分析 　产后子宫收缩乏力可导致 产后出血 ，占 产后出血 总数的70 %～80 % ^{[ 3 ]} ，是引起 产后出血 的主要原因。对子宫收缩乏力性出血的处理，加强宫缩是最迅速有效的止血方法。 分娩 后，由于子宫肌肉的收缩、缩复作用，迫使肌肉血管管腔闭锁狭窄，子宫肌细胞缺血并发生自溶，子宫体积明显缩小，胎盘剥离面亦随着子宫的缩小或新生内膜的生长而得以修复，此过程称为子宫复旧。因此产后子宫肌肉的收缩、缩复有利于子宫的复旧，并防止 产后出血 的发生。目前治疗 产后出血 的药物主要是缩宫素，其主要作用是兴奋子宫平滑肌，起到催产、减少 产后出血 、促进产后子宫复旧的作用，现临床上作为产科 分娩 时的常规用药。近年来研究表明，在人的子宫组织中存在着催产素受体，催产素是通过受体结合而发挥作用，子宫对催产素的敏感与否取决于催产素的浓度及受体量的相互关系。子宫平滑肌中缩宫素的受体随剂量的增加有饱和点，超过饱和点即呈药物耐受状态 ^{[ 4 ]} 。从本实验结果可看出，声强2W/cm ² 的超声辐照10min，可使子宫平滑肌的收缩频率增快，幅度增加，张力升高，活动力增强，与缩宫素兴奋子宫平滑肌的作用相似。且收缩频率、张力和活动力均明显高于缩宫素组，差异有统计学意义( P <0.05)；辐照停止后20min，频率、幅度和活动力下降到辐照前水平，但张力仍维持在较高水平。在缩宫素的作用下，再给予超声辐照，频率、幅度和活动力都有所增强，且作用时间延长。超声作为一种机械波，可产生声流，声学空洞和声微流，当其发生于细胞边缘及周围液体时，通过直接改变膜通透性和第二信使活性来刺激细胞活动 ^{[ 5 ]} 。生理条件下，细胞处于高浓度的外Ca ^{2 +} 包围中，细胞内外Ca ^{2 +} 浓度差高达3～4个数量级，细胞内外如此悬殊的Ca ^{2 +} 跨膜梯度是细胞信号传递的前提条件 ^{[ 6 ]} ，而细胞内钙浓度的升高是平滑肌细胞收缩的基础。研究表明子宫肌纤维兴奋与肌细胞内外离子浓度的变化有关。外来刺激作用于细胞膜，引发细胞内游离钙离子浓度升高，启动平滑肌兴奋-收缩耦联过程。推测可能当超声与缩宫素联合作用后，一方面缩宫素与子宫平滑肌上的缩宫素受体相结合而发挥兴奋子宫平滑肌的作用，另一方面超声作用后可能改变了细胞膜的通透性和第二信使的活性，使得细胞内外离子浓度发生了改变，从而使缩宫素与更多的缩宫素受体相结合，使子宫收缩加强。

4 . 2 收缩曲线的比较 　子宫收缩是由于肌纤维兴奋的原因，研究表明子宫肌纤维兴奋与肌细胞内外离子浓度的变化有关，离子浓度的变化，易引起细胞内外产生电位。有学者认为外来刺激通过信号分子或牵张作用使细胞膜受体活化，细胞膜去极化，改变离子通透性，引起膜电位改变，诱发动作电位或慢波Ca ^{2 +} 电位改变，导致平滑肌细胞收缩。动作电位或慢波是否可启动收缩，主要取决于通过电压依赖性钙离子通道的内流 ^{[ 7 ]} 。细胞外钙内流引起细胞内钙库的钙释放(calcium induced calcium release，CICR)，使细胞内钙浓度升高，导致平滑肌收缩的机制已被广泛认同 ^{[ 6 ]} 。本实验由收缩曲线(图1～4)可以看出，空白组、缩宫素组、超声组和联合组对离体大鼠子宫的收缩曲线存在着差异。超声能增加子宫收缩的频率、幅度、张力和活动力，与缩宫素作用相似，但超声比缩宫素对频率、张力和活动力的影响更大。联合组在频率、幅度和活动力方面强于缩宫素，但在一个收缩周期中存在着类似于爆发波一样的爆发性收缩，即不完全性强直性收缩，分析可能是由于子宫肌电的变化影响了子宫收缩。有学者研究认为子宫平滑肌收缩频率加快与起步细胞电活动加强、动作电位去极化速度加快有关。本实验表明联合组对子宫平滑肌有强烈的兴奋作用，且持续时间长于单纯的缩宫素组，这为临床上当缩宫素治疗 产后出血 效果不好时加用超声治疗促进子宫收缩提供了进一步的实验依据。

　　LIPUS 的作用机制还不没有完全清楚，本实验证实低强度超声对子宫收缩有一定的作用，且能加强缩宫素的作用，但超声诱导子宫平滑肌收缩是否通过受体而发挥作用以及超声引起子宫收缩的具体机制，还需要进一步深入研究。

(致谢：本研究的经费和设备由重庆医科大学医学超声工程研究所提供。)

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本文发表于《中国医学影像与技术》2008

[ 基金项目 ] 本课题受国家杰出青年科学基金(30325027) 、重庆市卫生局(062048) 资助。

[ 作者简介 ] 张瑛(1972 - ) ,女,四川绵阳人,硕士,主治医师。研究方向:超声与临床。E-mail : zy3966 @163.com

[ 通讯作者 ] 孙江川,重庆医科大学附属第二医院妇产科,400010。E-mail: 1sjc @163. com