急性低氧對低氧習(xí)服大鼠血流動力學(xué)的影響*

張 歡，劉 杰，曹成珠，劉瑞欣，紀(jì)巧榮，周 振，張 偉

(青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院)

急性低氧對低氧習(xí)服大鼠血流動力學(xué)的影響*

張 歡，劉 杰，曹成珠，劉瑞欣，紀(jì)巧榮，周 振，張 偉△

(青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院)

目的 探討慢性低氧對大鼠血流動力學(xué)的影響。方法 20只SD大鼠隨機分為空白對照組(n=10)和慢性低氧組(n=10)，空白對照組飼養(yǎng)于海拔2260 m處，慢性低氧組飼養(yǎng)于低壓氧艙(模擬海拔5000m)，均飼養(yǎng)30 d。各組行開胸術(shù)監(jiān)測中心靜脈壓(central venous pressure，CVP)、系統(tǒng)動脈壓(system arterial pressure，Psa)、肺動脈壓(pulmonary artery pressure，PAP)、主動脈血流量(aortic blood flow，BAF)和左心房壓(left atrial pressure，Pla)等血流動力學(xué)指標(biāo)后給予低氧通氣(17%，5min)，觀察空白對照組、慢性低氧組急性低氧刺激前后血流動力學(xué)指標(biāo)變化，并行相關(guān)分析。結(jié)果 慢性低氧組PAP明顯高于空白對照組(P<0.05)，Psa略有升高，BAF明顯降低，推算出肺循環(huán)阻力(pulmonary vascular resistance，PVR)和總外周循環(huán)阻力(total peripheral resistance，TPR)明顯高于空白對照組(P<0.05)。給予(17% O2)低氧刺激后，空白對照組除了Psa和BAF略有降低外其他指標(biāo)沒有顯著性差異；慢性低氧組PAP、PVR升高，Psa、TPR降低。結(jié)論 慢性低氧可使大鼠肺循環(huán)阻力增加，同時肺循環(huán)對低氧刺激的敏感性也隨之降低。

慢性低氧 肺循環(huán)阻力 低氧應(yīng)激 大鼠

在高原地區(qū)，低氧促使交感腎上腺髓質(zhì)功能亢進[1]，兒茶酚胺等縮血管物質(zhì)大量產(chǎn)生，引起外周循環(huán)阻力增加；慢性低氧刺激，可以促使紅細胞生成素增加，從而引起紅細胞增多；低氧刺激也可以使抗利尿激素、醛固酮等分泌增加，引起水鈉潴留[2]。急性低氧刺激可促使肺血管收縮[3]，但在慢性低氧時，肺血管重塑可引起持續(xù)性的肺動脈高壓。在低氧習(xí)服后的再次急性低氧刺激會使肺血流動力學(xué)發(fā)生什么樣的改變未見報導(dǎo)。本研究擬通過低壓氧艙(模擬5000m海拔)構(gòu)建大鼠慢性低氧模型，開胸建立肺血流動力學(xué)動態(tài)監(jiān)測動物模型，通過呼吸機予常氧(20.9% O2，89.1%N2)或低氧(17% O2，83%N2)通氣，觀測慢性低氧及在此基礎(chǔ)上的急性低氧對大鼠血流動力學(xué)的變化，以期探索低氧對低氧習(xí)服大鼠血流動力學(xué)的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗動物

雄性清潔級SD大鼠20只[北京維通利華實驗技術(shù)有限公司(許可證號：SCXK(京)2012-0001，NO.11400700064575)]，266.2±14.9 g。

1.1.2 試劑與儀器

實驗試劑：戊巴比妥鈉(上海泰瑞爾生物技術(shù)有限公司，071025)，肝素鈉(biosharp，BS061)。

實驗儀器：Transonic T400系列血流儀，Powerlab信號采集系統(tǒng)(AD Instruments，16/35)，低壓氧艙(中航風(fēng)雷，DXY-3000)，聚乙烯導(dǎo)管(日本夏目制作所，提前予肝素生理鹽水填充)。

1.2 實驗方法

1.2.1 動物造模

大鼠隨機分為兩組，空白對照組(n=10)和慢性低氧組(n=10)?？瞻讓φ战M飼養(yǎng)于青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院高原實驗中心動物房(海拔2260m)，慢性低氧組飼養(yǎng)于低壓氧艙(模擬海拔5000m)。飼養(yǎng)條件：室溫23 ℃，自由進食，白/晝12：12。均飼養(yǎng)30 d。

1.2.2 血流動力學(xué)指標(biāo)測定

大鼠術(shù)前禁食12 h，不禁水。以2.5%戊巴比妥鈉(50mg/kg，i.p)麻醉后仰臥位固定于鼠板。頸部正中切口，分離頸外靜脈，置入肝素生理鹽水充盈的聚乙烯導(dǎo)管(ID 0.80mm，OD 1.00mm)監(jiān)測中心靜脈壓(central venous pressure，CVP)；頸總動脈置管(ID 0.50mm，OD 0.80mm)監(jiān)測系統(tǒng)動脈壓(system arterial pressure，Psa)；氣管插管(ID 2.0mm，OD 3.0mm)后連接小動物呼吸機(潮氣量7mL/kg，呼吸頻率70次/min，維持呼氣末壓2.5cmH2O防止吸收性肺萎縮)同時監(jiān)測氣道壓力(airway pressure，Paw)。胸部沿正中切開后，切口電凝止血，打開心包后在升主動脈上掛以升主動脈血流探頭(MC2PSS，Transonic Systems，Ithaca，NY)用以測主動脈血流量(aortic blood flow，BAF)，左心房置管(ID 0.5mm，OD 0.8mm)監(jiān)測左心房壓(left atrial pressure，Pla)，右心室置管(ID 0.5mm，OD 0.9mm)監(jiān)測肺動脈壓(pulmonary artery pressure，PAP)。手術(shù)完畢后，在左心房水平位置連接校準(zhǔn)好的壓力傳感器，壓力傳感器連接Powerlab后測定CVP、Psa、BAF、PAP、Pla、Paw，通過測量動脈血壓的脈沖測得HR。PowerLab系統(tǒng)記錄儀以40Hz描記，結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。

在常氧下監(jiān)測大鼠各項血流動力學(xué)指標(biāo)后，予低氧(17% O2，83%N2)通氣5 min，再次監(jiān)測各項血流動力學(xué)指標(biāo)。

1.2.3 肺循環(huán)阻力計算

根據(jù)測得的血流動力學(xué)指標(biāo)計算TPR和PVR，采用以下公式計算[4]：

TPR=(Psa-CVP)/BAF

PVR=(PAP-Pla)/BAF

1.2.4 血氣和血紅細胞壓積(hematocrit，Hct)測定

開胸前后取左頸總動脈血150 μL，100 μL做血氣分析，50 μL行血紅細胞壓積測定。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 開胸前后血氣分析、Hct比較結(jié)果

Table 1 Comparison of ABG and Hct in both groups before and after thoracotomy

*：與空白對照組比較P<0.05.

開胸前后的血氣分析、Hct比較結(jié)果均無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。

慢性低氧組Hct明顯增加(P<0.05)。

2.2 空白對照組與慢性低氧組予急性低氧刺激時的各項血流動力學(xué)指標(biāo)

Table 2 The changes of hemodynamic indexes after acute hypoxic stimulation

*：與空白對照組比較P<0.05.

與空白對照組低氧通氣前比較，慢性低氧組低氧通氣前Psa、PAP、TPR、PVR升高、BAF降低，均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；與空白對照組低氧通氣后比較，慢性低氧組PAP、Pla、TPR、PVR升高、BAF降低，均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

空白對照組低氧通氣后與通氣前相比，Psa降低(P<0.05)；慢性低氧組低氧通氣后與通氣前相比，Psa、TPR降低(P<0.05)。

2.3 空白對照組與慢性低氧組低氧通氣前后TPR、PVR改變程度

予急性低氧通氣后，與急性低氧刺激前相比，空白對照組PVR升高了1.42倍，TPR降低了0.83倍，慢性低氧組PVR升高了1.17倍，TPR降低了0.54倍。

與空白對照組比，慢性低氧組PVR升高了5.25倍，TPR升高3.15倍；慢性低氧組受急性低氧刺激后，與空白對照組急性低氧刺激后比，PVR升高了4.32倍，TPR升高了2.06倍。

3 討論

本實驗采用開胸法監(jiān)測各項血流動力學(xué)指標(biāo)，能更為直接地得出各項指標(biāo)的變化結(jié)果。通過檢測、比較開胸前后的pH、PaO2、Hct，可以保證開胸前后動物狀態(tài)的一致。予以呼吸機支持肺通氣時，予以2.5 cmH2O呼氣末正壓，防止肺塌陷。

低氧可以直接刺激肺血管，引起肺動脈高壓，是引起肺源性心臟病的直接原因。長時間持續(xù)地低氧刺激引起的肺血管持續(xù)收縮，將造成肺小動脈的重構(gòu)和肌化，肺順應(yīng)性降低，必將引起肺循環(huán)血流動力學(xué)的改變。通過我們的實驗觀察發(fā)現(xiàn)，長時間低氧刺激后，大鼠體循環(huán)阻力和肺循環(huán)阻力均升高，肺循環(huán)阻力升高更為顯著。有研究發(fā)現(xiàn)低氧在肺血管的重塑中起了重要的作用[5]，慢性低氧時，由于內(nèi)皮細胞細胞增殖與細胞凋亡之間的比例失衡和血管持續(xù)地收縮，均是導(dǎo)致血管重構(gòu)原因[6]。之前的慢性低氧研究大多僅從形態(tài)學(xué)及單純肺動脈增高來闡述，我們開胸監(jiān)測BAF、PAP、Pla等指標(biāo)，觀察外周和肺循環(huán)系統(tǒng)血流動力學(xué)變化，同時在慢性低氧的基礎(chǔ)上予急性低氧刺激，通過觀察急性低氧刺激后血流動力學(xué)指標(biāo)的變化，進一步探討機體在慢性低氧習(xí)服時對急性低氧刺激的血流動力學(xué)改變。

對于急性低氧時機體血壓的改變，目前研究認(rèn)為急性低氧可以通過抑制一氧化氮合酶[7-11]或激活下丘腦-垂體-腎上腺軸[12，13]，使血壓上升或各個臟器灌注降低[14]。但在本實驗中，急性低氧刺激時，大鼠Psa下降，由于急性低氧刺激會引起肺血管收縮，使肺循環(huán)阻力增加，左心回心血量降低，從而使心輸出量下降、Psa下降。長期慢性低氧的作用時肺血管重構(gòu)、PAP升高，同時也會使左心室收縮和舒張功能受限[15]、心輸出量下降。在慢性低氧的基礎(chǔ)上低氧應(yīng)激刺激，可使PAP明顯升高、Psa下降、PVR上升，造成TPR下降、PVR升高，可能原因：由于慢性刺激時，新生的血管平滑肌細胞對低氧刺激敏感性降低，也可能由于慢性低氧使肺小血管硬化，對低氧反應(yīng)性降低。

綜上所述，通過對慢性低氧大鼠血流動力學(xué)的觀測，發(fā)現(xiàn)慢性低氧大鼠對急性低氧刺激的反應(yīng)性降低，這進一步解釋了低氧習(xí)服后急性缺氧對肺循環(huán)的影響。

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The effect of chronic hypoxia on hemodynamics of hypoxia acclimation rats*

Zhang Huan，Liu Jie，Cao Chengzhu，Liu Ruinxin，Ji Qiaorong，Zhou Zhen，Zhang Wei△

(Qinghai University Medical College)

Objective To explore the influence of chronic hypoxia on hemodynamics of hypoxia acclimation rats.Methods 20 SD rats were randomly divided into the control group(n=10)and chronic hypoxic group(n=10).The control croup was feeding at 2260 m above sea level，and the chronic hypoxia group was feeding at low pressure oxygen cabin(simulation for 5000m above sea level)，both groups lasted for 30 days.The hemodynamic indexes，such as the central venous pressure(CVP)，systematic arterial pressure(Psa)，pulmonary artery pressure(PAP)，blood flow to the aorta(BAF)and left atrial pressure(Pla)were detected after thoracotomy，and then taken the hypoxic ventilating(17%)for 5 min.The hemodynamic changes were observed before and after acute hypoxia stimulation both in the control group and chronic hypoxia group.Results The PAP in chronic hypoxia group was higher than that of the control group(P<0.05).The Psa increased slightly and the BAF decreased significantly in chronic hypoxia group.The pulmonary vascular resistance(PVR)and total peripheral resistance(TPR)in chronic hypoxia group were significantly higher than that of in the control group(P<0.05).After hypoxic ventilation(17% O2)，other indicators in control group had not been changed except for Psa and BAF decreased slightly.Moreover，the PAP，PVR increased and Psa，TPR decreased significantly in chronic hypoxia group.Conclusion The PVR will increase in chronic hypoxic rats and the sensitivity of acute hypoxia on pulmonary circulation will also be lowed.

Chronic hypoxia Pulmonary vascular resistance Hypoxic stress Rats

*：國家自然基金項目(81560301；81160012)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才項目(NCET-12-1022) 張 歡(1989～)，女，漢族，陜西籍，碩士研究生；△：通訊作者，博導(dǎo)，教授

R322.121 R329.24

A

10.13452/j.cnki.jqmc.2016.02.002

2016-01-02