健康年轻男性在急性精神压力下的大血管和微血管功能的差异性反应

《Microvascular Research》：Differential macro- and microvascular function responses to acute mental stress in healthy young men

　　

久米大辅|堀内雅弘|西脇雅人

日本大阪工业大学信息科学与技术学院，大阪

摘要

急性精神压力（MS）会损害大血管功能，导致动脉僵硬度增加和内皮功能障碍；然而，其对微血管功能的影响尚不清楚。本研究使用近红外光谱结合血管阻塞测试（NIRS-VOT）来探讨急性MS对微血管功能的影响。17名健康的年轻男性参与了两个随机交叉设计的实验：对照组（CON）和MS组。在MS组中，参与者进行了5分钟的MS任务，而对照组在相同时间内保持安静休息。动脉僵硬度通过心踝血管指数（CAVI）进行评估。NIRS-VOT在前臂进行，袖带释放后10秒内的组织氧饱和度（StO₂）上升幅度被用作微血管功能的指标。这些测量在任务前（pre）和任务后30分钟（post）进行。MS组的结果显示CAVI显著增加（P 2上升幅度在对照组（pre：2.65?±?0.99%/s，post：2.72?±?1.07%/s）和MS组（pre：2.64?±?0.82%/s，post：2.62?±?0.70%/s）中均无显著变化。本研究结果表明，急性MS会增加动脉僵硬度，但对微血管功能的影响有限，这表明大血管和微血管对急性MS的反应存在差异。

引言

心血管疾病（CVD）仍然是全球主要的死亡原因（Di Cesare等人，2024年）。大血管功能的损害，包括动脉僵硬度增加和内皮功能障碍，已被确定为未来CVD风险的独立预测因素（Green等人，2011年；Vlachopoulos等人，2010年）。然而，新的证据表明，微血管功能障碍可能在血管疾病的长期进展过程中早期出现（Houben等人，2017年；Krentz等人，2009年），并且可能与心血管事件的关系比大血管功能更为密切（Anderson等人，2011年）。因此，全面评估血管健康状况需要同时评估大血管和微血管功能。

精神压力（MS）在日常生活中很常见，并被认为与CVD的发展和进展有关（Kivim?ki和Steptoe，2018年；Sara等人，2022年）。横断面研究表明，慢性压力与大血管功能受损有关（Akazawa等人，2020年；Carlson等人，2025年）。重要的是，先前的研究表明，短暂急性MS发作后可能会出现短暂的大血管功能障碍（Ghiadoni等人，2000年；Kume等人，2020年、2021年、2022a年、2022b年；Poitras和Pyke，2013年；Zieff等人，2025年）。鉴于急性MS引起的心血管反应与未来的不良心血管结局相关（Chida和Steptoe，2010年；Lima等人，2019年），有人认为，日常生活中反复经历由急性MS引起的血管功能下降可能会导致持续的血管功能障碍（Kume，2023年；Zieff等人，2025年）。因此，深入理解急性MS相关的血管功能变化可能为预测长期血管适应提供进一步的见解。然而，据我们所知，只有一项研究探讨了急性MS对微血管功能的影响，该研究未发现皮肤微血管有显著损伤（Brion和Drummond，2005年）。因此，这一领域仍然有很多未知之处，特别是在皮肤循环以外的微血管反应性方面，例如骨骼肌中的微血管反应性。

在过去十年中，近红外光谱（NIRS）结合血管阻塞测试（VOT）已被广泛用于血管研究领域，作为一种非侵入性工具，通过量化短暂缺血和随后再灌注期间骨骼肌组织氧饱和度（StO₂）的反应来评估微血管功能（Rosenberry和Nelson，2020年；Soares等人，2020年）。重要的是，这项技术允许在不同人群之间进行微血管特征的横断面比较，例如中年人和老年人与年轻人、CVD风险较高的人与健康人以及训练过的人与未训练过的人（Horiuchi和Okita，2020年；McLay等人，2016a年；de Oliveira等人，2019年）。它还能够检测到对急性生理刺激的微血管功能的短暂变化。事实上，使用NIRS-VOT的先前研究表明，在剧烈运动、长时间坐着和长时间前臂缺血后微血管功能会受损（Caldwell等人，2023年；Horiuchi和Stoner，2022年；Soares等人，2019年）。然而，尽管NIRS-VOT在各种生理条件下被广泛用于评估微血管功能，但尚未有研究使用该技术探讨急性MS对微血管功能的影响。

因此，本研究旨在使用NIRS-VOT探讨急性MS对微血管功能的影响。特别是，我们关注急性MS对微血管反应性的影响，以及其与大血管功能变化的关联。

章节片段

参与者

本研究采用了随机交叉设计。所需样本量是根据G*Power版本3.1（德国杜塞尔多夫海因里希海涅大学）计算的，基于两期交叉设计中的受试者内治疗比较（Senn，2002年）。根据我们之前的研究（Kume等人，2020年），预后期血管功能变化的预期效应大小估计为0.8。为了以0.80的功效和双尾α?=?0.05检测到这种效应，最小样本量为

结果

图2显示了动脉僵硬度测量结果。在MS组中，haPWV和CAVI在术后显著升高，而在对照组中没有观察到显著的术前术后变化

讨论

本研究的主要发现是，急性MS后haPWV和CAVI显著升高，而StO₂上升幅度保持不变。这些结果表明，急性MS会导致大血管损伤，但对微血管功能的影响有限，这通过StO₂上升幅度来评估。

结论

CRediT作者贡献声明

久米大辅：撰写——原始草稿、可视化、验证、软件、资源、项目管理、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。堀内雅弘：撰写——原始草稿、验证、方法学、正式分析。西脇雅人：撰写——原始草稿、验证、正式分析。

知情同意声明

已从所有参与研究的参与者处获得知情同意。

机构审查委员会声明

本研究已获得大阪工业大学人类伦理委员会的批准（#2025-2），并遵循《赫尔辛基宣言》的指南进行。

资助

本研究得到了JSPS KAKENHI（资助编号23K10649 和 26K14424 致DK，以及 24K02837 致MN）的支持。

利益冲突声明

作者没有需要声明的利益冲突。

致谢

我们衷心感谢所有参与者的合作。