【BioSpherix間歇(xie)性(xing)高(gao)低氧(yang)培養箱】
“我(wo)們”服務于(yu)睡眠呼(hu)吸暫停綜合征研究
睡眠呼(hu)吸暫(zan)停綜合征(zheng)（OSAS），是指睡眠時(shi)，由于上呼吸道的(de)狹窄(zhai)或(huo)者塌陷造成(cheng)的(de)睡眠時(shi)呼吸低通氣(qi)或(huo)者呼吸停頓(dun)，長期患(huan)病(bing)(bing)者可以導致高血(xue)壓、冠心病(bing)(bing)、糖尿病(bing)(bing)等(deng)一系列(lie)的(de)綜合(he)癥。它(ta)分(fen)為阻塞(sai)型、中樞型和混合(he)型三大類，以阻塞(sai)性最多(duo)見(jian)。
近期北京市的調查(cha)中發現鼾癥的患病率(lv)為(wei) 13.4%。其中(zhong)隨著年齡(ling)增加，患病率不(bu)斷上升，61-70 歲的鼾癥患病率達到(dao) 23.6%。而睡眠呼(hu)吸暫(zan)停的(de)患病率為(wei) 3.1%。美國有學者認為 60 歲以上鼾癥的(de)患病率為 50%，美國成人(ren)男性(xing)睡眠(mian)呼吸暫停發(fa)病率為 9%，女性 4%。想想我(wo)們(men)身邊的人，五個(ge)人中可能就有一個(ge)OSA的患者。
睡眠呼(hu)吸暫停綜(zong)合征的危害是多方面(mian)的，對(dui)人體的影響也是系統性的：包(bao)括心血管系統中高血壓(ya)、心律失常(chang)(chang)等(deng)；內分(fen)泌中胰島素抵抗、糖代謝異常(chang)(chang)等(deng)；誘發呼(hu)吸衰竭、加重哮喘(chuan)，還可引起(qi)難治性的慢(man)性咳嗽、肺動脈(mo)高壓(ya)、肺栓(shuan)塞，甚至肺間質疾病等(deng)。病人表現(xian)為(wei)注意(yi)力下降、認知(zhi)功能下降，出現(xian)焦慮、抑郁等(deng)情緒(xu)癥狀(zhuang)。
人(ren)們(men)對OSAS慢性(xing)(xing)間歇性(xing)(xing)缺氧的探索從未中斷(duan)，下(xia)面我(wo)們一起(qi)來看兩(liang)篇(pian)針對此方向的深入(ru)研究。
案例(li)一
Delayed Neutrophil Apoptosis in Patients with Sleep Apnea
期刊：American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine(IF=21.405)
摘要：以間歇性缺氧/復氧(yang)（IHR）為特征的阻(zu)塞(sai)性(xing)睡(shui)眠呼吸暫停（OSAS）與動脈粥樣硬化(hua)相(xiang)關(guan)。中性粒細胞（PMN）通過在PMN與(yu)內皮(pi)細胞(bao)的相互作(zuo)用中(zhong)產生(sheng)氧(yang)化自由基(ji)和蛋白水解酶參(can)與(yu)動(dong)脈粥樣硬化的形(xing)成。一般來(lai)說，缺氧(yang)促進細胞(bao)凋(diao)(diao)亡。然而，與(yu)其他細胞(bao)不同(tong)，在中(zhong)性(xing)粒細胞(bao)中(zhong)，缺氧(yang)嚴(yan)重抑(yi)制細胞(bao)凋(diao)(diao)亡。
方(fang)法：采用流式細胞術檢測(ce)全血(xue)中性粒細胞凋亡和粘附分子的(de)表(biao)達，并通過(guo)各種培養(yang)條件和形態學進行驗證。同時，將全血(xue)和純化的(de)中性粒細胞暴露于IHR和(he)體外持續(xu)缺氧中(zhong)。
將全血或純化(hua)的中性粒細胞(bao)暴露于三到六個周期的間歇性缺氧中。空氣相設定值包括(kuo)35分鐘的缺氧期，然后25分鐘的復氧（21%O2和5%CO2），使用BioSpherix Oxycler C42系統（BioSpherix，Redfield，NY）。在每個1小(xiao)時的周期中，實際血(xue)氧飽和度分別保持在2%或(huo)6%，持續時(shi)間(jian)為(wei)6.6, 6 ,3.6分(fen)鐘或(huo)6.55, 6, 2.75分鐘。持(chi)續缺氧（SH）的持續時間相同(tong)（血(xue)液中實際含氧量(liang)的2%）。對照組治(zhi)療后的血液在常氧(yang)條件(jian)下維持(chi)相同的時間。浸入血液中的氧(yang)電極連續監測溶解氧(yang)濃度(du)。
圖1.與常氧相比，間歇性缺氧/復氧（IHR）和持續缺氧（SH）對健康受試者多形核白細胞（PMN）凋亡測量(liang)的(de)體(ti)外影響。（A） 流式(shi)細(xi)胞(bao)術檢測全(quan)血(xue)中(zhong)性粒細(xi)胞(bao)中(zhong)粘附分子CD16的低(di)表達。（B） 經熒光(guang)DNA結合染(ran)料Hoechst 33342染色(se)的(de)純化中性粒細胞(bao)的(de)細胞(bao)自旋制備的(de)代表性顯微照片，顯示(shi)染色(se)質(zhi)凝聚和凋亡小(xiao)體的(de)明(ming)亮熒(ying)光(guang)。與常氧相比，SH中的熒(ying)光較(jiao)低，IHR處理(li)的PMN中的熒光最低。（C） 經May Grunwald Giemsa染色的(de)純(chun)化中性(xing)粒細胞(bao)的(de)細胞(bao)自旋制備的(de)典(dian)型(xing)顯(xian)微照(zhao)片(pian)。凋(diao)亡(wang)的(de)中性(xing)粒細胞(bao)通過密集(ji)的(de)染色質凝(ning)聚來鑒(jian)定，要么是單個(ge)核，要么是核碎片(pian)。細胞(bao)凋(diao)亡(wang)在常氧狀態下最高，在IHR狀態下較低(di)。在IHR治療中，將血樣（A）或純化的中(zhong)性粒細胞（B、C）暴露于六(liu)個周期。每個周期持續一小時。在缺氧(yang)期間，實際(ji)血(xue)液O2濃度為(wei)2%，持續時間(jian)為6.6-3.6分鐘(zhong)。在常氧期間，血液O2在14.0 6 1.5分(fen)鐘內恢復到(dao)15%以上。在(zai)SH治療中(zhong)，整(zheng)個期間實(shi)際血液或介質O2濃度保持在2%。對照(zhao)組在常氧條(tiao)件(jian)下(xia)（21%O2，5%CO2與N2平衡(heng)）維持相同的時間。在所有處理中，二氧(yang)化碳(tan)保持不變（5%）。
圖2.睡眠呼吸暫停中白細胞在內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細胞損傷中的作用示意圖。在常氧條件下，白細胞在血流中自由流動，內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細胞處于非(fei)激活(huo)狀(zhuang)態。然而，粘(zhan)附分子的基(ji)本水(shui)平(ping)在白細胞和內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細胞表(biao)面(mian)以低水(shui)平(ping)表(biao)達。
主要結論：本研(yan)究(jiu)首次證明，在中重度OSAS患者(zhe)中，PMN凋亡(wang)延遲。凋亡(wang)的中性粒細胞百分比與OSAS嚴重程(cheng)度呈負(fu)相關；OSAS中(zhong)性粒(li)細胞(bao)凋(diao)亡減少，粘附(fu)分(fen)子表達增加。雖然粘附(fu)分(fen)子可能促進PMN與內(nei)皮細胞相互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)的(de)增(zeng)加(jia)，但凋亡的(de)減少(shao)可能進(jin)一步增(zeng)強這些相互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)，促進(jin)自由基和蛋(dan)白水(shui)解酶的(de)釋放；OSAS患者中(zhong)性(xing)(xing)粒細胞凋亡(wang)減(jian)少，粘(zhan)附分(fen)子表達(da)增加。白(bai)細胞與延遲的(de)中(zhong)性(xing)(xing)粒細胞凋亡(wang)共同對OSAS患者的內皮細胞構成動(dong)脈粥樣(yang)硬化威脅(xie)，可通過鼻持續氣道正壓通氣有效治療。
案例二(er)
bnormal lipid droplets accumulation induced cognitive deficits in obstructive sleep apnea syndrome mice via JNK/SREBP/ACC pathway but not through PDP1/PDC pathway.
期刊：Molecular Medicine
摘要：慢性間歇性低氧(CIH)導致認(ren)知障礙(ai)的(de)機制尚(shang)不(bu)清楚。但(dan)在這里(li)，我們(men)的(de)研(yan)究發現，約3個月的CIH治療誘導C57BL/6小鼠(shu)海馬神經和膠質細胞中的脂滴(LDs)積(ji)聚(ju)，并引起嚴重的神(shen)經(jing)損傷，包括神(shen)經(jing)元損傷、成神(shen)經(jing)細胞(NB)凋亡(wang)和(he)異常(chang)的(de)膠質細胞活化。也就是說OSAS造(zao)成的CIH，可引起(qi)嚴重(zhong)的神(shen)經認知功(gong)能障(zhang)礙，與海馬形態學的區域性改變有關；脂質(zhi)代謝紊亂導(dao)致神(shen)經和神(shen)經膠質(zhi)細胞損傷(shang)，最終(zhong)導(dao)致行(xing)為功(gong)能障(zhang)礙。
方法：SMND-309提取自丹參。給藥后可在(zai)大鼠腦中檢測(ce)到其為丹酚(fen)酸B的新代謝產物.研(yan)究證明309通過抗凋亡(wang)、抗炎和抗氧化作(zuo)用促進神(shen)經(jing)元存(cun)活。在這項研究中(zhong)，SMND-309被(bei)腹膜(mo)內注射到小(xiao)鼠體(ti)(ti)內，以減(jian)輕CIH引起(qi)的神經損傷。這(zhe)可能(neng)有(you)助(zhu)于開發潛(qian)在的治療OSAS的藥物(wu)靶(ba)點。
CIH：
小鼠(shu)每天從上午8:00到下(xia)午4:00暴露在(zai)CIH/室內空氣(qi)(RA)條件下(xia)，持(chi)續約(yue)3個(ge)月。在暴露期間，將(jiang)WT + CIH組和SMND-309 + CIH (3-FP + CIH)組(zu)中的小鼠放入CIH室(shi)(BioSpherix OxyClycler A84，美國)，將WT + r A組(zu)和SMND-309 (3-FP)組放入RA室(BioSpherix OxyClycler A84，美國)。首(shou)先，這個(ge)小室充滿(man)了氮氣持(chi)續85-95秒(miao)，氧氣水平從21%±1%(正常(chang))降至7%±1%(缺氧(yang))。然后，氧氣水平在15-20秒內(nei)保持(chi)在7%±1%。最后(hou)，氧氣水(shui)平在45-50秒內恢復到21%±1 %,并持續15-20秒。CIH循(xun)環持續約180秒(miao)，每小時約20個循環。RA艙內(nei)的氧氣水平始終保持在21%±1%。
IH：
通過在(zai)安裝在(zai)培養箱內的氧(yang)氣(qi)控制柜(ju)(Biospherix Oxycycler C42)中培養細胞來誘(you)導IH，該氧氣控制(zhi)柜配(pei)備有(you)用于連續(xu)監(jian)測氧氣水平(ping)的氧氣傳感器。氮氧和5%二氧化碳的混合物輸注，氧水平包括30分(fen)鐘的低氧期(qi)(3% O2)，隨后是(shi)30分(fen)鐘的復(fu)氧期(21% O2).實(shi)際O2在每(mei)個1小時的(de)循環中(zhong)，飽和度保持(chi)在(zai)3% 10分鐘，進(jin)行3天。
圖3.SMND-309的研究過程(cheng)和結構。A.研究(jiu)工(gong)作流(liu)程。在7天的(de)適應后，小鼠(shu)暴露于CIH條件(jian)下(xia)約3個月，并在最后一周(zhou)用SMND-309治(zhi)療。CIH暴露結束后(hou)，立即進行(xing)行(xing)為測(ce)試(shi)。B.CIH治療計劃。紅線代表設定點。藍線代表實(shi)際的含氧量。C.SMND-309的結構
圖4.DG區的病理變化。A.海馬的H&E染色。在(zai)WT + CIH組的SGZ中(zhong)，幾乎沒有觀察到NBs(白色(se)箭頭)，但是(shi)SMND-309治療(liao)減輕了損傷。原始放大倍(bei)數(shu):400倍(bei)。B.海馬的透射電鏡結果。WT + CIH組(zu)的神(shen)經(jing)元表(biao)現出細胞質(zhi)空泡化、LDs積聚(黑色箭頭)和線粒體(ti)破裂(黑色三角形)。此外(wai)，WT + CIH組的神經膠質細胞出現水腫(zhong)(黑星)，尤其是在(zai)血腦屏障周(zhou)圍區域。原始(shi)放大倍數:15000倍。所有(you)實驗重復三次。
主要結(jie)論：SMND-309是丹參，已應用于(yu)神經保護，SMND-309治療(liao)通過減少DG區神經和(he)神經膠質(zhi)細胞中LDs的(de)積累來改(gai)善CIH小鼠的行為表現。這(zhe)些發現可能有助于(yu)提(ti)供(gong)一種新的潛在(zai)(zai)的神經保護療法。在(zai)(zai)這(zhe)項研究中，CIH誘導的海馬損傷是由NBs、神經元和神經膠質細胞中LDs的積(ji)累觸發的。LDs的(de)產生可通過JNK/SREBP/ACC途徑調節。SMND-309治(zhi)療減輕(qing)了這些損傷。迄今為止，LDs在(zai)神經細胞中的(de)作用仍有爭議。脂質合(he)成(cheng)障礙和LDs異常積聚(ju)機制仍不清楚。所(suo)有這些(xie)問題都需要進一步研究。
在對(dui)OSAS的研究(jiu)中，無論是以細(xi)胞(bao)還是動物(wu)為(wei)實(shi)(shi)驗建模對(dui)象(xiang)，都(dou)離(li)不(bu)開(kai)間歇性缺(que)氧這個實(shi)(shi)驗條件(jian)，在(zai)兩(liang)份研究(jiu)中，能精準控制中性粒細(xi)胞(bao)和小鼠缺(que)氧暴(bao)露時(shi)間與濃(nong)度的設備，都(dou)是來(lai)自Biospherix的產品：
01 OxyCycler C42高(gao)級動態可編程氧(yang)氣控制系(xi)統
動態雙通道/雙氣(qi)體控制器(qi)。可同時連接兩(liang)個C-chamber,各自獨立編程。
動態氧氣(qi)編程(cheng)，氧氣(qi)設置(zhi)0.1-99.9%，二氧(yang)化(hua)碳設置0.1-20.0%
外接CO2、N2和O2三個(ge)氣瓶，輕松實現急性高氧(yang)/缺(que)氧、慢(man)性缺(que)氧和高(gao)/低(di)氧交替控制
可同時獨立(li)編程控制兩個腔室的氣體濃度曲線(xian)
通(tong)過(guo)電腦軟件，可預(yu)編程(cheng)和存儲(chu)不同(tong)的氣體濃度(du)升降(jiang)位(wei)點、持續時間以及循環次(ci)數，實時記錄和存儲(chu)氣體濃度(du)等數據。
02 OxyCycler A840V動(dong)態編程氧氣控制系統
可動態(tai)設定氧(yang)氣(qi)濃度（0.1-99.9%），可同時控制4個動物籠,，獨立運行不同的(de)程序
可以輕松完成程序式低氧/高氧控(kong)制
可快(kuai)速達到氧(yang)氣濃度(du)設定(ding)值，并循環(huan)程序1-999次(ci)或無限
可選配監(jian)控器(qi)，快(kuai)速檢測(ce)到(dao)氣(qi)體濃度中斷并(bing)及時修正(zheng)
電腦操(cao)作界面，實時(shi)記錄探頭反饋數據，顯(xian)示趨勢圖表
參考(kao)文(wen)獻：
【1】Dyugovskaya L, Polyakov A, Lavie P, Lavie L. Delayed neutrophil apoptosis in patients with sleep apnea. Am J Respir Crit Care Med. 2008 Mar 1;177(5):544-54. doi: 10.1164/rccm.200705-675OC. Epub 2007 Nov 15. PMID: 18006889.
【2】Li, D., Xu, N., Hou, Y. et al. Abnormal lipid droplets accumulation induced cognitive deficits in obstructive sleep apnea syndrome mice via JNK/SREBP/ACC pathway but not through PDP1/PDC pathway. Mol Med 28, 3 (2022). //doi.org/10.1186/s10020-021-00427-8
· 篇幅有限，詳情(qing)請咨詢(xun)我司獲悉，歡(huan)迎預約試用(yong)樣(yang)機！
