鉬暴露對不同性別SD大鼠血氣相關指標的影響

焦義君，張玉玲，王宏偉，聞德峰，劉鳳軍

（河南科技大學動物科技學院，河南洛陽471000）

迄今為止，在動物方面可查閱到的文獻主要是針對鉬暴露對血常規、血液生化等方面的研究[1-3]，尚未見到鉬暴露對血氣影響的相關報道。在臨床上血氣檢測主要是對機體的二氧化碳分壓（pCO2）、氧分壓（pO2）、電解質值、酸堿狀態等指標進行測定，可用于判斷機體通氣情況的良好與否、缺氧程度以及酸堿失衡程度等[4]。研究發現血液能耐受的酸堿變化范圍較為寬泛，能維持機體內環境的相對穩定[5-6]。機體的內環境發生變化可通過血氣的相關指標反映出來。研究發現大鼠血氣值的參考范圍與人類的較為接近[7]。據此，本研究以SD大鼠為動物模型，以自然飲水的方式進行鉬暴露的慢性中毒試驗，通過檢測對照組及試驗組大鼠血氣的相關指標，分析鉬暴露對SD大鼠血氣相關指標的影響，旨在為鉬暴露對哺乳動物機體通氣情況、缺氧程度以及酸堿平衡等的影響積累數據，為相關研究提供參考。

1 材料

1.1 試驗動物

2月齡健康SD大鼠60只，雄雌各30只，購自鄭州大學實驗動物中心。

1.2 主要試劑與儀器

鉬酸鈉（Na2MoO4·2H2O），購自天津市化學試劑四廠；異氟烷（C3H2ClF5O），購自北京科月華誠科技有限公司；動物專用血氣生化分析儀（型號為XQ-101）、動物專用血氣生化測試卡（電化學法）、動物專用血氣生化試劑包等，購自廣州萬孚生物技術股份有限公司。

2 方法

2.1 試驗動物分組與給藥

按照性別對60只SD大鼠進行分組，雌雄各5組，每組6只大鼠，適應10 d后進行試驗。對照組SD大鼠飲用不含鉬的去離子水（即鉬含量為0），鉬50組、鉬100組、鉬200組、鉬400組SD大鼠分別飲用鉬含量為50、100、200、400 mg·L-1的含鉬水溶液（鉬源為鉬酸鈉，Na2MoO4·2H2O）。SD大鼠每日自由飲用含鉬水溶液，整個試驗周期28 d。每天觀察并記錄大鼠的臨床表現，注意保持試驗動物的環境衛生。

2.2 指標測定

試驗結束后測量大鼠的體溫，并使用摘除眼球的方法進行血液樣本的采集，樣本在5 min之內測定。試驗SD大鼠檢測的相關血氣指標：血氣值包括二氧化碳分壓（pCO2）、氧分壓（pO2）、總二氧化碳濃度（ctCO2）；電解質值包括鈉離子（Na+）、鉀離子（K+）、氯離子（Cl-）、鈣離子（Ca2+）、鈣離子（酸堿度為7.4）[Ca2+（7.4）]、血漿滲透壓（POP）；血氧值包括血小板含量（Hct）、血氧飽和度[sO2（est）]；代謝物值包括血糖（Glu）、血乳酸含量（Lac）；酸堿狀態包括酸堿度（pH）、氫離子濃度（cH+）、實際碳酸 氫 根 離 子[HCO3-（act）]、標 準 碳 酸 氫 根 離 子[HCO3-（std）]、細胞外液剩余堿[BE（ecf）]、血液剩余堿[BE（B）]、血液緩沖堿[BB（B）]、陰離子間隙（AnGap）；溫度修正值（標準溫度T=37℃）包括pH（T）、cH+（T）、pCO2（T）、pO2（T）。

2.3 數據的統計分析

采用SPSS 23.0軟件對試驗數據進行統計分析，試驗結果以“平均值±標準差”表示，采用單因素方差分析對試驗結果進行差異顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

3 結果與分析

3.1 鉬暴露對雄性SD大鼠血氣相關指標的影響

測定結果見表1。

由表1可知，與對照組相比，鉬50組中pO2、pO2（T）極顯著降低（P＜0.01），BE（ecf）、BB（B）顯著升高（P＜0.05）；鉬100組pO2、pO2（T）和sO2（est）均極顯著降低（P＜0.01），Ca2+極顯著升高（P＜0.01），Ca2+（7.4）、BB(B)顯著升高（P＜0.05）；鉬200組pO2、pO2（T）極顯著降低（P＜0.01），sO2（est）顯著降低（P＜0.05），Lac顯著升高（P＜0.05）；鉬400組pO2、pO2（T）顯著降低（P＜0.05），Lac顯著升高（P＜0.05）。

3.2 鉬暴露對雌性SD大鼠血氣相關指標的影響

測定結果見表2。

表1 雄性SD大鼠相關血氣指標的測定結果

由表2可知，與對照組相比，鉬50組K+含量極顯著升高（P＜0.01）；鉬100組pCO2顯著升高（P＜0.05），K+極顯著升高（P＜0.01），Glu極顯著降低（P＜0.01）；鉬200組Glu顯著降低（P＜0.05），ctCO2、K+、pH、HCO3-（act）、HCO3-（std）、BB（B）、pH（T）顯著升高（P＜0.05）；鉬400組Na+顯著降低（P＜0.05），K+顯著升高（P＜0.05），Glu極顯著降低（P＜0.01）。

4 討論與結論

在臨床上，一般會根據pO2和pCO2的結果共同判斷機體的缺氧以及通氣情況；pCO2和ctCO2反映的是機體內部二氧化碳的總體情況，兩者值越低說明機體的肺通氣情況越好，而兩者值越高則說明機體的肺通氣情況越不好[7]。pCO2是直接反映呼吸性酸堿平衡以及代謝性酸堿平衡的生理學指標之一，當機體出現呼吸性酸中毒時pCO2會增高，而當機體出現呼吸性堿中毒時pCO2則會降低；當機體出現代謝性酸中毒時pCO2會降低，而當機體出現代謝性堿中毒時pCO2則會升高[8-9]。雄性SD大鼠鉬50組、鉬100組、鉬200組、鉬400組pO2和pO2（T）均有不同程度的降低，說明大鼠的呼吸有可能受到抑制，從而導致機體出現缺氧；雌性SD大鼠鉬100組pCO2顯著升高，說明大鼠的呼吸有可能受到抑制，提示機體可能存在呼吸性酸中毒，鉬200組ctCO2顯著升高則說明機體的肺通氣情況不好。研究發現，機體受到驚嚇和緊張時會導致呼吸急促并造成pO2升高以及pCO2降低，因疼痛則可能會導致pO2降低以及pCO2升高。本試驗中SD大鼠采血前采用的是吸入式麻醉，收集血液的過程中大鼠的疼痛感有可能會加強，這可能是pO2降低的原因；收集血液樣本時可能會導致其混入空氣而產生少量氣泡，對血氣結果造成一定影響[10-12]。

表2 雌性SD大鼠相關血氣指標的測定結果

Na+和Cl-主要存在于細胞外液中，而K+主要存在于細胞內，三者連同其他物質共同參與細胞的正常代謝、調節血漿滲透壓活動以及酸堿平衡等；Ca2+的生理功能主要包括參與神經肌肉傳導、凝血過程以及維持心肌及其傳導系統的興奮性等，而Ca2+（7.4）是指血液pH為7.4時的鈣離子濃度，這在一定程度上使檢測結果更具參考意義[13]。雄性SD大鼠鉬100組Ca2+極顯著升高以及Ca2+（7.4）顯著升高，說明大鼠的神經系統興奮性有可能降低或者凝血過程出現障礙。雌性SD大鼠鉬50組、鉬100組K+極顯著升高，鉬200組、鉬400組K+顯著升高，鉬400組Na+顯著降低，說明細胞外液中的K+、Na+增加，提示細胞代謝可能出現問題、血漿滲透壓發生改變或酸堿平衡發生紊亂等。血鈣的檢測結果與pH、血液中添加的抗凝劑和促凝劑、血液中的蛋白質以及樣本在空氣中的放置時間等多種因素有關，而本試驗采用的是肝素鋰采血管、校正血液酸堿度為7.4時的Ca2+濃度以及采血后立即對樣本進行檢測等措施，相對減少了檢測結果誤差的出現[14]。

Hct可以反映紅細胞的數量、大小以及體積，一般用來判斷機體的貧血及脫水狀況；sO2主要取決于血氧分壓的高低，與血氧分壓共同判斷機體是否存在缺氧以及運輸氧的能力強弱；tHb（est）反映了血液運輸氧的能力，血紅蛋白不僅參與體液酸堿平衡調節，也參與CO2的運輸并加快機體的代謝過程[15-16]。雄性SD大鼠鉬100組sO2（est）極顯著降低，鉬200組sO2（est）顯著降低，說明機體可能存在缺氧或運輸氧的能力減弱；雌性SD大鼠的血氧指標Hct、sO2（est）的變化不大，說明鉬暴露對雌鼠血氧相關指標的影響在機體的調節范圍內。

Glu的主要生理功能包括為機體提供直接能源物質、參與肌糖原的轉化以及肝糖原的轉化等，當機體的糖代謝出現障礙時，會直接導致血糖的升高或者降低，這提示機體可能已經出現一些病理狀態，嚴重的糖代謝障礙甚至可能會危及到生命安全[17]。Lac升高或降低與運動強度、時間長短以及心臟泵血能力等多種因素的影響有關，Lac升高可能代表機體此時已經處于缺氧、缺血或者脫水等病理狀態，還有可能是因為機體的肝腎功能出現異常[18]。雄性SD大鼠鉬200組、鉬400組Lac顯著升高，提示機體可能處于病理狀態，出現缺氧、缺血、脫水或肝腎功能異常的情況等；雌性SD大鼠鉬100組、鉬400組Glu極顯著降低以及鉬200組Glu顯著降低，說明機體可能已經處于病理狀態，從而導致糖代謝出現障礙。

正常情況下機體內的酸堿狀態處于動態平衡，但是在病理情況下機體的酸堿平衡會被打破及代謝失調；pH是反應機體體液總酸堿度的指標，而HCO3-可以作為判斷機體是否酸堿失衡的標志[19]。BE（ecf）、BE（B）以及BB（B）不受呼吸因素的影響，但有可能受到血液中其他因素如血紅蛋白含量的影響；BE（ecf）和BE（B）是反映代謝性因素的重要指標，當兩者為負值或降低時說明機體可能存在代謝性酸中毒，兩者為正值或升高時則說明機體可能存在代謝性堿中毒；而BB（B）是反映機體酸堿失衡時的總緩沖能力，當其值升高時說明機體有可能存在代謝性堿中毒，當其值降低時則說明機體有可能存在代謝性酸中毒；AnGap可用于判斷機體酸中毒的類型[20]。雄性SD大鼠鉬50組BE（ecf）顯著升高，鉬50組、鉬100組BB（B）顯著升高，這說明機體有可能存在代謝性堿中毒；雌性SD大鼠鉬200組pH、HCO3-（act）、HCO3-（std）、BB（B）、ctCO2、pH（T）顯著升高，說明機體有可能存在代謝性堿中毒。

綜上所述，鉬劑量達50 mg·L-1時，雄鼠出現缺氧并呈濃度依賴性；鉬劑量達100 mg·L-1時，雌鼠出現糖代謝障礙并呈濃度依賴性；鉬劑量達200 mg·L-1時，雄鼠Lac升高，出現脫水、缺氧或肝腎功能異常等；鉬劑量達200 mg·L-1時，雌鼠酸堿狀態指標異常，機體存在明顯的代謝性堿中毒。鉬暴露可引起SD大鼠血氣的多數指標出現不同程度的改變，故可通過檢測相應指標來評估鉬暴露對SD大鼠的損傷效應。本試驗統計了鉬暴露對SD大鼠的血氣相關指標所造成的影響，作為參考性數據具有一定的價值和意義。