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1、1短期高温对猪心率变异性的影响孙亚楠 郭玉光 颜培实（南京农业大学动物科技学院 江苏南京 210095）摘要：心率变异性(Heart Rate Variability)可描绘心动周期的微小差异,为衡量自主神经兴奋性的敏感指标. 本文以时域、频域分析分析猪对高温的反应,高温组 SDNN、RMSSD、HF、LF 降低,LF/HF 升高。结果表明：当猪受到短期高温刺激后，副交感神经兴奋性下降，交感神经兴奋性增强。关键词：高温 自主神经系统 时域分析 频域分析Acute heat-stress on pigs Heart Rate VariabilitySUN Ya-nan, GUO Yu-guang
2、, YAN Pei-shi（College of animal science and technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing, 210095）Abstract: HRV (Heart Rate Variability) may describe the small differences of the cardiac cycle, it can be used as a sensitive indicator to measure the autonomic nervous excitability. In this pape
3、r, time domain and frequency domain analysis of pigs respond to high temperature was tested. SDNN, RMSSD, HF, LF of high temperature group was lower, LF / HF increased. The results showed that differences of the high temperature to pig autonomic nervous system excitability.Key words: high temperatur
4、e;time autonomic nervous system;domain analysis; frequency domain analysis正常的心动周期并不是恒定的，而是存在着微小的差异，R-R 间期的微小变化称为心率变异性（Heart Rate Variability，HRV） 。心率变异性作为一种反应自主神经系统（autonomic nervous system）兴奋性的敏感指标应用于医学临床研究。HRV 大则对心脏的调节能力较强，HRV 越小则能力减弱，因而不能很好的适应环境的变化。心率变异受短时程因素（呼吸、血压）和长时程因素（生物节律、体温变化）等诸多外周和中枢因素的影响
5、。打击乐会使动物心率变缓，SDNN、RMSSD 和 HF 值升高，自主神经兴奋性加强 1。噪声能使发酵床垫料散养三黄鸡心率加快，交感神经兴奋性提高 2。体温及环境温度的变化影响着心血管活动的调节，人们对低温对 HRV 影响的研究较多，Malik 和 Camm3提出 HRV 功率谱不直接反映自主神经活动，而是更为精确地反映自主神经系统在心脏水平的调节。LF /HF 的变化表明体温开始降低时突触后心脏交感神经的活动并不明显，而体温显著降低并引起寒战时则明显增强。张志雄等 4发现冷应激后交感兴奋性升高而迷走兴奋性变化不显著。为了研究心脏自主神经变化和低体温处理对 HRV 的影响，张建义等 5分析了
6、41 例重症脑损伤患者的动态心电图，认为中枢神经系统的伤可引起心脏自主神经的异常作用并降低 HRV，低体温处理可以使 HRV 的降低更显著。而高温对在体心脏 HRV 的文献鲜有报导。根据心电图采集时间的长短，可分为长时程（24 小时）HRV 分析和短时程（5 分钟）HRV 分析 6-7。长时程 HRV 分析测定时间长，能反应HRV 的变化规律，但影响因素较多；短时程 HRV 分析由于测定时间短、容易控制试验条件。本研究采用短时 HRV 分析，测定时域指标：心动周期、SDNN、RMSSD;频域指标:LF、HF 、LF/HF、VLF、ULF。1材料与方法1.1试验动物 由南京顺帆养猪专业合作社购入
7、二元公猪（杜洛克长白）4 头，2009 年 11 月试验期间的平均体重为 43.75Kg.人工气候室内于发酵床上群养，每日 9：30，15：00 和 19：00 定时饲喂，个体饲喂量为 2倍的维持需要量，自由饮水。饲料购于南京禾嘉牧业有限公司。Comment p1: 写清楚Comment p2: 心动周期，时域指标的第一个就是1.2试验方法 由于心率变异性的个体变异较大，故本实验采用自身配对设计。常温组为室温：1420。高温组将人工温度控制室的温度在短时间内升至 30，维持 5h开始实验。预试期 4天，使猪只适应试验环境和条件，减少正式试验时的应激。环境温度通过干湿球温度计读取。测定 HRV时
8、，使用心电图机（ECG6511，日本光电） ，将蘸有饱和食盐水的电极固定于猪只身体相应位置，选用标准导联。测定时间为 5min。测定时保持猪只安静状态，反应强烈的猪只不进行测定。1.3 HRV指标 有时域和频域两种指标。时域指标主要有 8-9：（1）心动周期：心脏每收缩和舒张一次所用的时间，单位：秒（ ms）。（2）SDNN（ Standard deviation of all R-R interval）：全部 R-R间期的标准差（单位：ms） ；（3）RMSSD（ root-mean-square of successive differences）：相邻 R-R间期差值的均方根（单位：ms
9、 ） 。频域分析指标主要有 10： (1)HF（high-frequency）：高频成分，功率谱图中落在 0.040.15Hz 区间内的面积；（2）LF （low-frequency）：低频成分，功率谱图中落在 0.150.4Hz 区间内的面积；（3）LF/HF ：低频与高频的比值；（4）VLF：极低频成分，功率谱图中落在 0.003-0.04Hz 区间内的面积；（5）ULF ：超低频成分，功率谱图中落在小于 0.003Hz区间内的面积。1.3统计方法 剔除波形不好的心电图，量取心电图每个正常心动周期的长度，通过 ORTOScience软件计算心率变异性各指标。数据采用 Excel2003进行
10、数据处理，并作图。2 结果2.1时域指标3703803904004104201 2 3 4猪 个 体心动周期（ms) 常 温高 温从图中可以看到，高温组与常温组相比，心动周期增大，心率变慢。051015201 2 3 4猪 个 体SDNN（ms） SDNN 常 温SDNN 高 温024681012141 2 3 4猪 个 体RMSSD（ms） RMSSD 常 温RMSSD 高 温SDNN主要反应交感及副交感神经张力大小，用来评价自主神经系统受损与恢复的总体程度。RMSSD 主要反映迷走神经兴奋性。由图可知，高温组与常温组相比，SDNN 和 RMSSD数值均降低，说明自主神经系统受损，调节能力下
11、降，副交感神经张力下降。2.2频域指标051015202530351 2 3 4猪 个 体HF（ms2) HF 常 温HF 高 温0501001502002503003504004501 2 3 4猪 个 体VLF（ms2) VLF 常 温VLF 高 温0204060801001201401 2 3 4猪 个 体ULF(ms2) ULF 常 温ULF 高 温频域分析的结果表明，高温组与常温组相比，HF 数值均降低；LF 除个体 3 外，呈下降趋势。表明交感和副交感神经兴奋性均下降。LF/HF 可以作为衡量交感神经活性的指标，个体 1 和个体 2 数值下降，个体3 和个体 4 数值上升。VLF
12、和 ULF 数值均呈下降趋势。3 分析与讨论心率变异性 (Heart Rate Variability, HRV )是指逐次窦性心搏间心动周期的微小变异,它能够量化反映自主神经系统对窦房结的调节，是近年发展起来的一项无创、定量评估迷走与交感神经活动的方法。HRV 信号中蕴含了有关心血管调节的大量信息,对这些信息的提取和分析可以定量评估心脏交感神经和迷走神经活动的紧张性、均衡性。HRV 的检测作为反映自主神经功能状态的定量指标 11, 在国内外已广泛应用于多种临床疾病的研究，已报告的涉及几乎所有的心血管和糖尿病以及不少非心血管病 12。 在交感神经活动增强时,HRV 减小,副交感活动增强时,HR
13、V 增大 13。 Hubert Heitman 等 14 曾经做过关于环境温湿度变化时对猪体温、呼吸频率、脉搏等的影响，其结果如图 1：0204060801001201401601802001 2 3 4猪 个 体LF(ms2) LF 常 温LF 高 温01234567891 2 3 4猪 个 体LF/HF LF/HF 常 温LF/HF 高 温Comment p3: 原文的什么地方，我没看到。对不起，文献序号来回改，发现标错文献了Comment p4: 这个是黏贴张银生师兄的，我理解的是受到应激后，交感神经兴奋实现暂时应急图 1 空气温度对猪心率的影响由图可以看出，随着温度升高，心率有下降的趋
14、势。与本实验结果相同（见本文 2.1时域指标） 。Regan 和 associates关于温度变化对奶牛心率的影响的研究中也发现同样情况。而 Robinson 和 Lee在做关于猪相同研究时得到了心率上升的截然不同的结果。Hubert Heitman,Jr.,and E.H.Hughes认为之所以有此差异是因为实验过程中猪皮肤干燥程度及处于实验状态的时间有关：皮肤潮湿和对实验条件的适应可使猪心率变缓。HRV的时域指标 SDNN主要反映交感及迷走神经张力大小，用来评价自主神经系统受损与恢复的总体指标。RMSSD 主要反映 HRV的快变化，即副交感神经张力的敏感指标。HRV 的时域指标 SDNN
15、、RMSSD 等可较好地反映心脏迷走神经的功能状态，其值降低，反映迷走神经的功能减退，HRV 缩小；其值增加，反映迷走神经的功能良好，HRV 大。HRV 的频域指标：VLF 反映心率变化受热调节(体温)，血管舒缩张力和肾血管紧张素系统的影响;LF 反映交感和迷走神经的双重调节，其谱峰出现在 0.1Hz左右，表现出与血压的相关性;HF 只反映迷走神经的调节，其谱峰出现在 0.25Hz左右，表现出与呼吸活动的相关性;TP 反映 HRV大小，LF/HF 比值则反映自主神经系统的平衡状态，基本上代表交感神经张力的高低 15。本研究结果显示，当经过短期高温热应激后，4 个个体 SDNN 、RMSSD 值
16、均降低，表明高温应激使得迷走神经的功能减退，HRV 变小。本人认为，当受试动物个体受到短期高温热应激后，副交感神经兴奋性降低，体表温度上升，呼吸加快，运动减少，从而减少产热，增加散热，这使得机体对心脏的调节能力减弱。Kinugasa 和 Hirayanagi 16 研究了体表温度的冷热对人 HRV 的影响 , 随着体表温度升高 , HRV 的 HF 成分降低 ,LF/HF 增高。 认为体表温度的升高可引起心脏副交感神经活动抑制和交感神经活动增强。本实验中，高温组与常温组相比，除个体 2外，其他三个受试动物 HF成分均下降。表明副交感神经张力下降，这与本实验时域分析得到的结果一致。LF/HF 的变化存在一定差异，个体 1高温应激后 HF/LF值变化不大，个体 2明显下降，个体 3和 4出现不同程度的上升。个体 1可能是由于对高温环境产生了适应性，个体 2可能是因为受到了其他没有注意到的外界刺激所致结合前面数据综合分析，可知，在 LF/HF变化中，
