不同氣體對離體血管環功能的影響

邱國棟　謝海雄　鐘敏捷　肖茂瑕　郭銘堅　張坤泉　董艷芬　梁燕玲

1　汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院，廣東省汕頭市　515041；　2　廣東藥學院藥科學院臨床藥學專業；　3　廣東藥學院基礎學院生理學系

不同氣體對離體血管環功能的影響

邱國棟1謝海雄2鐘敏捷2肖茂瑕2郭銘堅2張坤泉2董艷芬3梁燕玲3

1汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院，廣東省汕頭市515041；2廣東藥學院藥科學院臨床藥學專業；3廣東藥學院基礎學院生理學系

近年來臨床上治療血管性疾病的方法和藥物層出不窮，但據相關文獻資料顯示目前國內外尚無關于不同氧含量的氣體對血管作用的相關報道。不同類型的血管，其功能的發揮所依賴的氧含量不同，而同一血管在不同含氧量的氣體環境中所表現出的收縮和舒張功能也不盡相同。對動物的離體組織的機能實驗，無論是科研還是教學，通常都以95%O2和5%CO2混合的氣體通入浴液以保證組織的氧供。而在子宮肌、小腸平滑肌、胃肌等離體灌流中則采用純氧或空氣進行供氧的方法，有文獻報道，混合氧和空氣對小鼠離體小腸平滑肌收縮功能沒有不同影響[1]。本研究旨在觀察混合氧(95%O2和5%CO2)、純氧、空氣三種不同氣體供氧環境下，大鼠離體胸主動脈環收縮、舒張功能是否存在差異，三種氣體能否相互替代使用，為相關實驗提供實驗依據。

1材料和方法

1.1實驗動物實驗動物為SPF級SD大鼠，20只，體重180~220g，雌雄不拘，購自廣東省實驗動物中心。根據離體血管環的制備方法，每只大鼠取胸主動脈3～5段，每段3～4mm，經過血管環內皮功能評估后，選擇內皮完好的36段離體胸主動脈環入組。依據隨機數表，將36段血管環隨機分到混合氧組、純氧組和空氣組中，每組12段。

1.2儀器MedLab 生物信號采集處理系統(南京美易公司生產)；張力換能器JZ100型(10g, 新航機電設備有限公司生產)；2C-10智能型超級恒溫水槽(寧波天恒儀器廠)；麥氏浴槽。

1.3試劑與氣體試劑：(1)Krebs-Ringer液(Kreb’s營養液)：NaCl 118mmol/L； KCl 4.74mmol/L；CaCl22.5mmol/L；K2HPO41.16mmol/L；NaHCO324.9mmol/L；glucose 10mmol/L；pH 7.4 ；CaCl2和葡萄糖要在實驗前加入；(2)乙酰膽堿(Acetylcholine,Ach)：上海三愛思試劑有限公司生產，批號：20050620；(3)去甲腎上腺素(Norepinephrine，NE)：上海和豐制藥有限公司生產，批號：061002。氣體：混合氧(95%O2和5%CO2)、純氧(含氧量為100%)、空氣(含氧量為21%)。

1.4實驗方法

1.4.1血管環的制備[2]：將大鼠斷頭，迅速開胸取出胸主動脈，放置于預先通入氣體的Krebs-Ringer碳酸氫鈉溶液中，小心剝去附在胸主動脈的脂肪及結締組織，避免大力拉扯，以防損傷血管內皮，橫切成3～4mm長的血管環，待用。

1.4.2給藥及功能數據測定[3]：將制備好的血管環懸掛在含有15ml Kreb’s 溶液浴槽中，溫度控制在(37.0±0.5)℃，持續通入氣體，主動脈環連于張力換能器，調節靜息張力為1.5g，平衡2h，在此期間每隔15min更換1次新鮮Kreb’s營養液。平衡2h后，用15ml 新鮮的Kreb’s營養液進行定容，定容10min 后加入0.05ml 1∶1 000 000 的去甲腎上腺素(NE),觀察并記錄血管環收縮的潛伏期、達峰時間及峰值，計算其最大收縮幅度值；待血管環收縮穩定后加入0.05ml 1∶1 000 000的Ach，10min后，若無舒張趨勢則加入0.25ml 1∶1 000 000的Ach，觀察并記錄張力下降值，計算張力下降的百分率，下降率超過25%者，視為內皮完好，否則棄之不用。

采用開放式充氧法，用氧氣瓶或充氧球通過麥氏浴槽的通氧口連續給灌流池充氧。分別用混合氧、純氧、空氣重復以上操作，并記錄相應的指標。

2結果

2.1潛伏期NE起效的潛伏期，在混合氧環境中為(23.25±4.38)s，在純氧中為(18.42±4.81)s，在空氣中為(29.17±2.43)s，純氧組和空氣組分別與混合氧組比較，均沒有顯著差異(P>0.05)。

2.2達峰時間NE使血管環收縮達到峰值的時間(達峰時間)，在混合氧的環境中為(576.40±36.89)s，在純氧中為(838.00±85.98)s，在空氣中為(866.10±55.18)s，與混合氧組相比，純氧組和空氣組中達峰時間延長，均有顯著差異(P<0.01)。

2.3最大收縮幅度值最大收縮幅度值是指峰值與靜息張力(1.5g)之差。NE使血管環收縮的最大收縮幅度值，在混合氧的環境中為(1.26±0.06)g，在純氧中為(1.19±0.09)g，在空氣中為(1.19±0.07)g。純氧組和空氣組分別與混合氧組比較，均沒有顯著差異(P>0.05)。

2.4Ach作用下張力下降百分率Ach作用下張力下降百分率=張力下降值/最大收縮幅度值×100%。Ach引起血管環張力下降百分率，在混合氧環境中為(48.43±4.32)%，在純氧中為(47.14±7.01)%，在空氣中為(41.98±4.95)%。純氧組與混合氧組相比無顯著差異(P>0.05)，而空氣組引起張力下降百分率降低，與混合氧組相比有顯著差異(P<0.01)。

3討論

血管內皮是位于血管腔內面的單層細胞上皮，介于血液和平滑肌之間，不僅起到機械的屏障作用，還參與多種調節機制，因而成為血管疾病的一個基本靶點和調節點。血管內皮細胞中既有血管舒張因子又有血管收縮因子。血管舒張因子包括：前列環素(PGI2)、內皮細胞舒張因子(EDRF/NO)、內皮細胞超極化因子(ED-HF)和內皮細胞鈉利尿肽(NP)； 血管內皮細胞的血管收縮因子包括：內皮素(ET)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、環加氧酶產生的血栓素A2(TXA2)和PGH2等。近年來，人們對影響血管內皮功能因素的研究主要集中在高血壓病、高血脂癥、糖尿病及長期吸煙等方面，而很少文獻報道空氣、純氧、混合氧三種氣體對血管收縮功能和血管內皮功能的影響。

離體實驗研究，提供一個保持離體器官或組織正常功能活動的人工環境是必要條件，在這個人工環境中氧氣供應非常重要。混合氧(95%O2和5%CO2)、純氧、空氣三種氣體中，空氣的含氧量為21%，含氧量相對較低，有研究表明，低氧可導致血管內皮細胞前列環素合成減少[4]，這不僅使前列環素直接對抗內皮凋亡的效應減弱，還可以釋放引起血管收縮及重建的活性物質，引起血管收縮和細胞增殖。本實驗結果顯示在空氣供氧環境中血管的舒張作用減弱，也可能因空氣含氧量低所致，因為當溫

度一定時，氣體的溶解度和該氣體的壓強(分壓)在一定范圍內成正比，隨壓強(分壓)的增大而增大，空氣氧分壓較低致使灌流液中含氧量不足，缺氧可引起血管內皮損傷[5]，而Ach的舒張血管作用有賴于血管內皮的完整[6]，因此空氣環境下血管舒張作用減弱；三種氣體中純氧(含CO2為零)、空氣(含0.032%CO2)CO2含量遠低于混合氧中的5%，前兩者可致達峰時間延長，即血管的收縮速率降低，提示一定濃度的CO2可能影響血管的收縮速率。綜合實驗結果，與混合氧比較，純氧除對血管的收縮速率有影響外，對血管收縮的潛伏期、最大收縮張力及血管的舒張功能都沒有不同影響，在普通的教學實驗中，若不需要考慮收縮速率時，可選用價格低廉、配送簡單快捷的純氧代替較為昂貴、配送時間長的混合氧；空氣因對血管的舒縮功能有較大影響，不建議使用。

參考文獻

[1]劉玉仁，盛樹東.95%O2+5%CO2混合氣體和空氣對小鼠離體小腸平滑肌收縮功能的影響〔J〕．交通醫學，2002，16(2)：125．

[2]徐叔云，陳修，卞如濂，主編．藥理實驗方法學〔M〕．第3版．北京：人民衛生出版社，2006．

[3]張紅雨,徐長慶,李鴻珠，等．白黎蘆醇對大鼠離體胸主動脈環的舒張作用〔J〕．中國中藥雜志，2005,30(16)：1283-1286．

[4]宋士軍，徐英，李芳芳，等．慢性間歇性低壓低氧對大鼠動脈血管收縮功能的影響〔J〕．生理學報，2011，63(3)：205-210．

[5]王建枝，殷蓮華，主編．病理生理學〔M〕．第8版.北京：人民衛生出版社，2013．

[6]朱大年，王庭槐，主編．生理學〔M〕．第8版.北京：人民衛生出版社，2013．

(本文通訊作者：梁燕玲)

(編輯雅文)

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摘要目的：觀察混合氧(95%O2和5%CO2)、純氧、空氣三種不同氣體供氧對離體血管環收縮和舒張功能的影響。方法：分別以混合氧(95%O2和5%CO2)、純氧、空氣進行供氧對內皮完好的離體大鼠胸主動脈環進行離體灌流實驗，觀察去甲腎上腺素(NE)誘發的血管環收縮的潛伏期、達峰時間、最大收縮幅度值及乙酰膽堿(Ach)引起的張力下降百分率等四項指標的變化情況，從而推斷含氧量不同的三種氣體對離體血管環收縮和舒張功能的影響。結果：混合氧與純氧比較，純氧組的達峰時間較混合氧組長[(576.40±36.89)s VS (838.00±85.98)s]，有顯著差異(P<0.01)，收縮的潛伏期、最大收縮幅度及張力下降百分比三項觀察指標均無統計學意義(P>0.05)；混合氧與空氣比較，空氣組達峰時間較混合氧組長[(576.40±36.89)s VS (866.10±55.18)s]，有顯著差異(P<0.01)，空氣組的Ach作用下張力下降百分率較混合氧組低[(41.98±4.95)% VS (48.43±4.32)%]，有顯著差異(P<0.01)，收縮的潛伏期及最大收縮幅度兩項指標無統計學差異(P>0.05)。結論：混合氧、純氧對NE誘發的離體血管收縮反應的潛伏期、最大收縮張力及Ach作用引起的舒血管作用的影響無統計學差異，但純氧使血管環收縮的達峰時間延長；空氣組在延長血管環收縮達峰時間的同時對Ach引起的舒血管作用減弱。

關鍵詞混合氧(95%O2和5% CO2)純氧空氣離體灌流血管大鼠

The Influence of Different Gas to the Function of In-vitro Vascular Ring

QIU Guodong*，XIE Haixiong,ZHONG Minjie,etal.*CancerHospitalofShantouUniversityMedicalCollege，ShantouCity，GuangdongProvince515041

ABSTRACTObjective:To observe the influence of systolic and diastolic function on the in-vitro vascular ring by three different gases supply,methods:mixed oxygen (95%O2,95%CO2),pure oxygen and air.Methods:Doing the in-vitro perfusion experiments on thoracic aortic rings of the rats, whose vascular endothelial is intact, with mixed oxygen (95%O2,95%CO2),pure oxygen and air respectively. Then observing the latent period, time to peak and maximum contraction amplitude of systolic effect on vascular ring causing by norepinephrine (NE) and percentages drop in tension causing by acetylcholine and recording the relevant data.Results:Firstly, compared to the group of mixed oxygen, we gained that the time to peak in pure oxygen experience is longer [(576.40±36.89)s VS (838.00±85.98)s]and has a significant difference (P<0.01).In additional,there is no significant differences on the latent period, maximum contraction amplitude and the percentage drop in tension by comparing these two groups (P>0.05).On the other hand, when comparing the mixed oxygen group with air, we found that there is significant difference in time to peak (P<0.01) and the result is longer in the former group[(576.40±36.89)s VS (866.10±55.18)s].Also,the percentage drop in tension of the air group is lower than mixed oxygen [(41.98±4.95)% VS (48.43±4.32)%],which has a significant difference (P<0.01).However, there is no significant difference in the latent period and the maximum contraction amplitude (P>0.05).Conclusion:Groups of pure oxygen and air show no statistically significant differences on the latent period,time to peak and maximum contraction amplitude of systolic effect on vascular ring causing by norepinephrine (NE) and percentages drop in tension causing by acetylcholine. But the pure oxygen performs an ability to extend the time to peak when comparing with the group of mixed oxygen.Otherwise,group of air not only extends the time to peak, but also reduces the effect of vasodilatation causing by acetylcholine.

KEY WORDSMixed oxygen,Pure oxygen,Air,In-vitro perfusion,Vascular,Rats

收稿日期2015-02-18

中圖分類號：R543

文獻標識碼：A

文章編號：1001-7585(2015)13-1681-03