急性低氧对低氧习服大鼠血流动力学的影响*

张 欢，刘 杰，曹成珠，刘瑞欣，纪巧荣，周 振，张 伟

(青海大学医学院)

急性低氧对低氧习服大鼠血流动力学的影响*

张 欢，刘 杰，曹成珠，刘瑞欣，纪巧荣，周 振，张 伟△

(青海大学医学院)

目的 探讨慢性低氧对大鼠血流动力学的影响。方法 20只SD大鼠随机分为空白对照组(n=10)和慢性低氧组(n=10)，空白对照组饲养于海拔2260 m处，慢性低氧组饲养于低压氧舱(模拟海拔5000m)，均饲养30 d。各组行开胸术监测中心静脉压(central venous pressure，CVP)、系统动脉压(system arterial pressure，Psa)、肺动脉压(pulmonary artery pressure，PAP)、主动脉血流量(aortic blood flow，BAF)和左心房压(left atrial pressure，Pla)等血流动力学指标后给予低氧通气(17%，5min)，观察空白对照组、慢性低氧组急性低氧刺激前后血流动力学指标变化，并行相关分析。结果 慢性低氧组PAP明显高于空白对照组(P<0.05)，Psa略有升高，BAF明显降低，推算出肺循环阻力(pulmonary vascular resistance，PVR)和总外周循环阻力(total peripheral resistance，TPR)明显高于空白对照组(P<0.05)。给予(17% O2)低氧刺激后，空白对照组除了Psa和BAF略有降低外其他指标没有显著性差异；慢性低氧组PAP、PVR升高，Psa、TPR降低。结论 慢性低氧可使大鼠肺循环阻力增加，同时肺循环对低氧刺激的敏感性也随之降低。

慢性低氧 肺循环阻力 低氧应激 大鼠

在高原地区，低氧促使交感肾上腺髓质功能亢进[1]，儿茶酚胺等缩血管物质大量产生，引起外周循环阻力增加；慢性低氧刺激，可以促使红细胞生成素增加，从而引起红细胞增多；低氧刺激也可以使抗利尿激素、醛固酮等分泌增加，引起水钠潴留[2]。急性低氧刺激可促使肺血管收缩[3]，但在慢性低氧时，肺血管重塑可引起持续性的肺动脉高压。在低氧习服后的再次急性低氧刺激会使肺血流动力学发生什么样的改变未见报导。本研究拟通过低压氧舱(模拟5000m海拔)构建大鼠慢性低氧模型，开胸建立肺血流动力学动态监测动物模型，通过呼吸机予常氧(20.9% O2，89.1%N2)或低氧(17% O2，83%N2)通气，观测慢性低氧及在此基础上的急性低氧对大鼠血流动力学的变化，以期探索低氧对低氧习服大鼠血流动力学的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验动物

雄性清洁级SD大鼠20只[北京维通利华实验技术有限公司(许可证号：SCXK(京)2012-0001，NO.11400700064575)]，266.2±14.9 g。

1.1.2 试剂与仪器

实验试剂：戊巴比妥钠(上海泰瑞尔生物技术有限公司，071025)，肝素钠(biosharp，BS061)。

实验仪器：Transonic T400系列血流仪，Powerlab信号采集系统(AD Instruments，16/35)，低压氧舱(中航风雷，DXY-3000)，聚乙烯导管(日本夏目制作所，提前予肝素生理盐水填充)。

1.2 实验方法

1.2.1 动物造模

大鼠随机分为两组，空白对照组(n=10)和慢性低氧组(n=10)。空白对照组饲养于青海大学医学院高原实验中心动物房(海拔2260m)，慢性低氧组饲养于低压氧舱(模拟海拔5000m)。饲养条件：室温23 ℃，自由进食，白/昼12：12。均饲养30 d。

1.2.2 血流动力学指标测定

大鼠术前禁食12 h，不禁水。以2.5%戊巴比妥钠(50mg/kg，i.p)麻醉后仰卧位固定于鼠板。颈部正中切口，分离颈外静脉，置入肝素生理盐水充盈的聚乙烯导管(ID 0.80mm，OD 1.00mm)监测中心静脉压(central venous pressure，CVP)；颈总动脉置管(ID 0.50mm，OD 0.80mm)监测系统动脉压(system arterial pressure，Psa)；气管插管(ID 2.0mm，OD 3.0mm)后连接小动物呼吸机(潮气量7mL/kg，呼吸频率70次/min，维持呼气末压2.5cmH2O防止吸收性肺萎缩)同时监测气道压力(airway pressure，Paw)。胸部沿正中切开后，切口电凝止血，打开心包后在升主动脉上挂以升主动脉血流探头(MC2PSS，Transonic Systems，Ithaca，NY)用以测主动脉血流量(aortic blood flow，BAF)，左心房置管(ID 0.5mm，OD 0.8mm)监测左心房压(left atrial pressure，Pla)，右心室置管(ID 0.5mm，OD 0.9mm)监测肺动脉压(pulmonary artery pressure，PAP)。手术完毕后，在左心房水平位置连接校准好的压力传感器，压力传感器连接Powerlab后测定CVP、Psa、BAF、PAP、Pla、Paw，通过测量动脉血压的脉冲测得HR。PowerLab系统记录仪以40Hz描记，结果可靠、准确。

在常氧下监测大鼠各项血流动力学指标后，予低氧(17% O2，83%N2)通气5 min，再次监测各项血流动力学指标。

1.2.3 肺循环阻力计算

根据测得的血流动力学指标计算TPR和PVR，采用以下公式计算[4]：

TPR=(Psa-CVP)/BAF

PVR=(PAP-Pla)/BAF

1.2.4 血气和血红细胞压积(hematocrit，Hct)测定

开胸前后取左颈总动脉血150 μL，100 μL做血气分析，50 μL行血红细胞压积测定。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 开胸前后血气分析、Hct比较结果

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

*：与空白对照组比较P<0.05.

开胸前后的血气分析、Hct比较结果均无统计学差异(P>0.05)。

慢性低氧组Hct明显增加(P<0.05)。

2.2 空白对照组与慢性低氧组予急性低氧刺激时的各项血流动力学指标

Table 2 The changes of hemodynamic indexes after acute hypoxic stimulation

*：与空白对照组比较P<0.05.

与空白对照组低氧通气前比较，慢性低氧组低氧通气前Psa、PAP、TPR、PVR升高、BAF降低，均有统计学意义(P<0.05)；与空白对照组低氧通气后比较，慢性低氧组PAP、Pla、TPR、PVR升高、BAF降低，均有统计学意义(P<0.05)。

空白对照组低氧通气后与通气前相比，Psa降低(P<0.05)；慢性低氧组低氧通气后与通气前相比，Psa、TPR降低(P<0.05)。

2.3 空白对照组与慢性低氧组低氧通气前后TPR、PVR改变程度

予急性低氧通气后，与急性低氧刺激前相比，空白对照组PVR升高了1.42倍，TPR降低了0.83倍，慢性低氧组PVR升高了1.17倍，TPR降低了0.54倍。

与空白对照组比，慢性低氧组PVR升高了5.25倍，TPR升高3.15倍；慢性低氧组受急性低氧刺激后，与空白对照组急性低氧刺激后比，PVR升高了4.32倍，TPR升高了2.06倍。

3 讨论

本实验采用开胸法监测各项血流动力学指标，能更为直接地得出各项指标的变化结果。通过检测、比较开胸前后的pH、PaO2、Hct，可以保证开胸前后动物状态的一致。予以呼吸机支持肺通气时，予以2.5 cmH2O呼气末正压，防止肺塌陷。

低氧可以直接刺激肺血管，引起肺动脉高压，是引起肺源性心脏病的直接原因。长时间持续地低氧刺激引起的肺血管持续收缩，将造成肺小动脉的重构和肌化，肺顺应性降低，必将引起肺循环血流动力学的改变。通过我们的实验观察发现，长时间低氧刺激后，大鼠体循环阻力和肺循环阻力均升高，肺循环阻力升高更为显著。有研究发现低氧在肺血管的重塑中起了重要的作用[5]，慢性低氧时，由于内皮细胞细胞增殖与细胞凋亡之间的比例失衡和血管持续地收缩，均是导致血管重构原因[6]。之前的慢性低氧研究大多仅从形态学及单纯肺动脉增高来阐述，我们开胸监测BAF、PAP、Pla等指标，观察外周和肺循环系统血流动力学变化，同时在慢性低氧的基础上予急性低氧刺激，通过观察急性低氧刺激后血流动力学指标的变化，进一步探讨机体在慢性低氧习服时对急性低氧刺激的血流动力学改变。

对于急性低氧时机体血压的改变，目前研究认为急性低氧可以通过抑制一氧化氮合酶[7-11]或激活下丘脑-垂体-肾上腺轴[12，13]，使血压上升或各个脏器灌注降低[14]。但在本实验中，急性低氧刺激时，大鼠Psa下降，由于急性低氧刺激会引起肺血管收缩，使肺循环阻力增加，左心回心血量降低，从而使心输出量下降、Psa下降。长期慢性低氧的作用时肺血管重构、PAP升高，同时也会使左心室收缩和舒张功能受限[15]、心输出量下降。在慢性低氧的基础上低氧应激刺激，可使PAP明显升高、Psa下降、PVR上升，造成TPR下降、PVR升高，可能原因：由于慢性刺激时，新生的血管平滑肌细胞对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，对低氧反应性降低。

综上所述，通过对慢性低氧大鼠血流动力学的观测，发现慢性低氧大鼠对急性低氧刺激的反应性降低，这进一步解释了低氧习服后急性缺氧对肺循环的影响。

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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

*：国家自然基金项目(81560301；81160012)；教育部新世纪优秀人才项目(NCET-12-1022) 张 欢(1989～)，女，汉族，陕西籍，硕士研究生；△：通讯作者，博导，教授

R322.121 R329.24

A

10.13452/j.cnki.jqmc.2016.02.002

2016-01-02