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编号:10266201
不同间期缺氧高二氧化碳对大鼠肺循环的影响及其可逆性研究
http://www.100md.com 《温州医学院学报》 1999年第1期
     作者:陈成水1 蔡孔长2 蒋仲荪2 徐正惠2

    单位:1 温州医学院附属第一医院内科(325000); 2 温州医学院肺心病研究室(325003)

    关键词:血缺氧;血碳酸过多;肺循环

    温州医学院学报990101 摘 要 目的 研究不同间期缺氧高二氧化碳对大鼠肺循环的影响及肺循环改变的可逆性。方法 测定缺氧高二氧化碳二周组、四周组及恢复组(缺O2高CO2四周后再呼吸空气四周)、正常对照组大鼠的肺动脉压及心室重量和肺血管肌化程度。结果 缺O2高CO2二周引起肺动脉压明显升高(P<0.001),肺血管肌化增强及右心室肥厚。四周组与二周组比较肺动脉压无明显差异,但肺血管肌化及右心肥厚更明显。恢复组肺动脉压降至正常,肺血管肌化及心室肥厚明显减轻。结论 缺O2高CO2二周时肺动脉压已达高峰,延长时间使肺血管肌化及心室肥厚更明显,这种肺循环及心室改变具有可逆性。
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    Effect of different hypoxia-hypercapnia duration on the changes of pulmonary circulation in rat and the reversibility of those changes Chen chengshui,Cai Kongchang,Jiang Zhongsun,et al(The First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College,325000)

    Abstract Objective:To investigate the influence of different duration of hypoxia-hypercapnia(HH) in the pulmonary circulation of rat,and the reversibility of the changes in pulmonary circulation.Methods:The mean pulmonary artery pressure(mPAP),muscularization of pulmonary arterioles(MPA) and the weight of ventricular were examined in rats,exposured to HH for 2 weeks',4 weeks respectively and to air for 4 weeks after 4 weeks HH exposure.Results:2 weeks',HH exposure produced pulmonary hypertension and increased MPA and right ventricular hypertrophy(RVH),4 weeks,HH exposure showed same mPAP but more marked MPA and RVH compared to that of 2 weeks,4 weeks,continued breathing after,4 weeks',HH exposure restored mPAP Completely,while RVH and the increased MPA were partially restored.Conclusion:The pressure of pulmonary artery was up to peak after 2 weeks' exposure to hypoxia-hypercaprina and prolonged exposure produced more marked RVH and MPA,changes of which were reversed when air is breathed again.
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    Key words Hypoxia Hypercapnia Pulmonary circulation

    慢性阻塞性肺病及肺心病是临床常见疾病,常伴有肺泡缺氧或合并二氧化碳潴留,从而引起肺血管结构改变及肺动脉高压、右心室肥厚。但不同阶段其心肺功能及结构有所不同,了解不同时期的心肺变化特点有助于疾病的诊断和治疗。本研究在原有慢性缺氧高二氧化碳肺动脉高压动物模型基础上,观察不同间期缺氧高二氧化碳对大鼠肺循环的影响及其可逆性,为有效防治提供实验基础。

    1 材料和方法

    1.1 动物及分组:雄性SD大鼠43只,体重260~370克(上海第二军医大学提供),共分四组实验,(1)正常对照组17只,处室内环境中呼吸空气饲养。(2)缺氧高二氧化碳二周组7只,每天在低氧(9%~10%)高二氧化碳(5.5%~6.5%)环境中饲养10小时,持续2周。(3)四周组14只,饲养环境同二周组,持续4周。(4)恢复组5只,与四周组环境相同饲养4周后再移至与正常对照组相同环境中(呼吸室内空气)饲养4周。
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    1.2 血流动力学:大鼠饲养到规定时间后,于第二天用戊巴比妥钠(35mg/kg)腹腔内麻醉后,自颈外静脉作右心室及肺动脉插管[1],由SJ-42型生理记录仪记录压力及压力微分。

    1.3 红细胞压积(Hct%):自右心室腔内抽取混合静脉血约1.5ml,用Wintrobe法测定。

    1.4 心脏及肺组织处理:取大鼠心肺组织固定后分离并称取右室游离壁重量(RV)和左室加室间隔重量(LV+S)。并求出其与体重比值RV/100gBW、LV+S/100gBW。取肺组织在肺门水平横向切取肺组织2mm厚,经常规处理、切片后再经Weigeot染色及V.G复染,光镜下观察整个切面肺血管肌化程度。求出直径小于100μm的肌型血管在总血管中的比例(%TWPV),及各级气道伴行血管中肌型血管的比例。

    1.5 统计学分析:采用F检验及t检验。
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    2 结果

    2.1 血流动力学结果:肺动脉平均压(mPAP)、右室收缩压及RV±dp/dtmax在缺氧高二氧化碳二周组及四周组无差异,但均明显高于正常对照组;恢复组,上述指标回落到与正常对照组无差别。见表1。

    表1 血流动力学及红细胞压积改变(±s)

    n

    mPAP(kPa)

    RVSP(kPa)

    RVEDP(kPa)

    RV+dp/dtmax
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    RV-dp/dtmax

    Hct%

    正常对照组

    13

    2.72±0.29

    4.25±0.25

    0.25±0.25

    273.7±40.5

    151.7±30.0

    40.0±3.0

    缺O2高CO2二周组
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    5

    3.57±0.55***

    6.37±0.40***

    0.57±0.23

    352.0±102.6***

    179.7±38.7*

    37.6±4.4

    缺O2高CO2四周组

    13

    3.40±0.36***
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    5.84±0.48***

    0.35±0.35

    505.9±159.0***

    207.8±42.9***

    41.8±4.9

    恢复组

    3

    2.80±0.15

    4.60±0.29△△

    0.11±0.13
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    281.0±39.6

    189.3±23.2

    40.0±3.5

    F值

    11.82

    57.73

    2.08

    19.26

    26.21

    1.23

    P

    <0.0001
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    <0.0001

    0.1243

    <0.0001

    <0.0001

    0.3162

    与正常对照组比较:*P<0.05 ***P<0.001,与缺O2高CO2四周组比较:△P<0.05 △△P<0.01

    2.2 心脏重量变化:与对照组比,二周组RV/100gBW、RV/TV及RV/LV+S值升高,四周组上述三指标进一步升高。二周组LV+S/100gBW升高但与对照组比无统计学意义,四周组进一步升高与二周组比无统计学意义,但与对照组比P<0.001。恢复组RV/TV、RV/LV+S、RV/100gBW值均明显降低,但仍高于对照组(P<0.05)。LV+S/100gBW值也有所下降,但与对照组及四周组比较均无统计学意义。见表2。表2 心室重量改变(±s)
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    n

    RV/100gBW

    LV+S/100gBW

    RV/TV

    RV/LV+S

    正常对照组

    17

    0.0634±0.0058

    0.2161±0.0183

    0.2233±0.0125

    0.2878±0.0206

    缺O2高CO2二周组
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    7

    0.0765±0.0080***△△

    0.2346±0.0140

    0.2450±0.0160**△△

    0.3260±

    0.0280**△△

    缺O2高CO2四周组

    14

    0.0890±0.0064***

    0.2418±0.0194***
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    0.2619±0.0106***

    0.3688±0.0199***

    恢复组

    5

    0.0713±0.0076*△△△

    0.2286±0.0189

    0.2374±0.0068*△△△

    0.3115

    ±0.0117*△△△

    F值
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    39.11

    4.43

    41.59

    41.83

    P

    <0.001

    <0.001

    <0.001

    <0.001

    与正常对照组比较:*P<0.05 **P<0.01 ***P<0.001,与缺O2高CO2四周组比较:△△P<0.01 △△△P<0.0001

    2.3 红细胞压积:各组之间无统计学意义。
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    2.4 肺血管肌化:二周组及四周组%TWPV明显增高,但二周组和四周组之间无差别。恢复组%TWPV值与各组间差异无统计学意义。各伴行血管分析显示,二周组无明显变化,但四周时肌化血管比例增高,恢复组肌化血管比例又下降,见表3。

    表3 肺血管结构改变(各类血管的百分比数)

    n

    TWPV(%)

    末梢支气管

    呼吸支气管

    肺泡及肺泡管

    M

    NM

    M
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    NM

    M

    NM

    正常对照组

    12

    26±7

    69±15

    14±10

    42±12

    37±16

    12±7

    75±11

    缺O2高CO2二周组
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    4

    34±3*

    61±11△△

    15±12

    34±7

    34±16

    17±7

    71±4

    缺O2高CO2四周组

    13

    41±7***
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    81±11*

    13±10

    52±25

    27±14

    22±7**

    67±7

    恢复组

    3

    33±3

    66±7

    26±4

    53±6
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    40±10

    11±6

    83±3

    F值

    10.95

    3.26

    1.33

    1.58

    1.30

    4.13

    2.75

    P

    <0.001
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    <0.05

    0.2856

    0.2173

    0.2951

    <0.05

    0.0614

    注:M代表肌型血管,NM代表无肌型血管。与正常对照组比较,*P<0.05 **P<0.01 ***P<0.001,与缺O2高CO2四周组比较,△P<0.05 △△P<0.01

    3 讨论

    临床许多引起肺泡通气不足的疾病,如慢性阻塞性肺病因存在缺氧及二氧化碳潴留而引起肺血管结构改变,导致持续肺动脉压力增高及右心室肥厚。在给氧或改善肺泡通气后这种改变能否部分或完全逆转,缺O2及高CO2持续存在时间与肺血管功能及结构改变程度间关系如何,很少见报道。研究单纯缺氧间期对肺循环改变的影响表明,大鼠二周时肺动脉压即达高峰[2],缺氧3、5、9、11周之间肺动脉压并不存在明显的差异[3]。而有人报告缺氧三天大鼠肺血管结构改变即出现,并随时间而变化更明显[4]
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    本研究发现,慢性缺氧合并高二氧化碳二周即引起明显肺动脉高压,进一步延长暴露时间到四周时并未引起肺动脉压继续升高,与单纯缺氧实验结果相似。这种肺动脉压力发展的停滞现象机制尚不清楚,有人认为与机体内存在一种对缺氧性肺血管收缩反应的钝化机制有关[5]。缺氧高二氧化碳二周引起明显肺血管结构改变,%TWPV明显升高,四周时其值进一步升高,但可能因例数不足以致与二周组比较无统计学意义。然而二周与四周组间末梢支气管伴行肌化血管比例有显著差别,说明血管肌化现象在二周和四周之间仍有发展,提示缺氧高二氧化碳时间越长肺血管结构改变越明显。心室肥厚的变化和肺血管结构变化一样也随时间延长而加重。这种肺动脉压和肺心结构改变的分离现象,提示肺动脉高压的发展在整个疾病的较早阶段即达到高峰,在排除引起急性肺血管收缩反应的因素后,某段时间内肺动脉压力的持续升高可能是病变仍处于早期发展阶段。肺动脉压力高低不能全面、动态地反映肺血管结构改变及由此引起的右心肥厚。所以我们还要寻找能更全面反映血管肌化程度和心肌肥厚程度的指标,以了解掌握疾病的发展程度。而肺动脉压在疾病早期阶段诊断中可能意义更大。
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    呼吸正常氧浓度和二氧化碳浓度的室内空气四周能使缺氧高二氧化碳四周引起的大鼠肺动脉高压完全恢复,右心室肥厚及肺血管改变明显减退,但不完全。这一结果也与单纯缺氧的动物实验一致[3,6]。同时有人发现高原土著人到海平面生活二年后,肺动脉收缩压接近正常[7];慢性支气管炎病人连续吸氧二个月后肺动脉压下降,但停止吸氧后仍然上升[8]。这些结果均提示,改善通气或提高肺泡氧浓度均可缓解缺氧性动物模型及人类疾病的心肺变化。本研究还测定右心收缩及舒张功能指标±dp/dtmax,结果四周缺氧及高二氧化碳时右心收缩及舒张功能均增强,说明心脏肥厚仍处于代偿期。提示慢性缺氧高二氧化碳四周引起的肺心病模型仍处于早期代偿阶段,其可逆性仅在代偿期得到实验佐证,更长间期的缺氧及高二氧化碳对心肺的影响,失代偿期等更严重的心肺改变时的可逆性,有待今后进一步研究。

    4 参考文献

    [1] 孙波,刘文利.右心导管测定大鼠肺动脉压的实验方法.中国医学科学院学报,1984,6(6)∶465
, 百拇医药
    [2] Porcelli RJ,Bergman MJ.Effects of chronic hypoxia on pulmonary vascular responses to biogenic amines.J Appl Physiol,1983,55(2)∶534

    [3] Herget J,Suggett AJ,Leach E,et al.Resolution of pulmonary hypertension and other features induced by chronic hypoxia in rats during complete and internittent normoixia.Thorax,1978,33∶468

    [4] Rabinovitch M,Gamble W,Nadas AS,et al.Rat pulmonary circulation after chronic hypoxia:hemodynamic and stuctural feature.Am J Physiol,1979,236(6)∶818
, 百拇医药
    [5] Ou LC.Acute and chronic pulmonary pressor responses to hypoxia:The role of blunting in acclimatization.Respir Physiol,1986,64∶81

    [6] Fried R,Reid LM.Early recovery from hypoxic pulmonary hypertension:a structural and functional study.J Appl Physiol,1984,57(4)∶1247

    [7] Penaloza D,Sime F,Ruiz L,et al.Pulmonary hypertension in healthy man born and living at high altitude.Med Thorac,1962,19∶449

    [8] Abraham AS,Freid R.Reversal of pulmonary hypertension by prolonged oxygen administration to patients with chronic bronchitis.Circ Res,1968,23∶147

    (收稿:1998-11-02,修回:1998-12-04), 百拇医药(陈成水1 蔡孔长2 蒋仲荪2 徐正惠2)