缺氧与呼吸病理生理学的研究成就

30年来我国病理生理学工作者在缺氧与呼吸病理生理学科研方面,做过大量工作,成绩显著。一、缺氧和高山病病理生理的研究1.

缺氧性肺动脉和体动脉增压反应的研究——慢性间断缺氧的影响及其机制

雄性长白种(Landrace strain)幼猪10只,每天在低压舱内于4,000m模拟高原停留8小时,共30天。第31天再次缺氧时,其缺氧性肺动脉增压反应比急性缺氧组(11只)显著增强,但同时测得的全血量,血浆量和心输出量都无显著增加。仅血球量和红细胞压积增高,不过,都未达到足以影响肺动脉压的程度。股动脉血和肺动脉血的组织胺含量不仅未增加,反而下降。两组动物的肺血管阻力都增大,但前者更显著。两组动物的体动脉压在缺氧时都升高。在4,000m模拟高原,异搏停(钙离子拮抗剂)可致两组动物的肺动脉压和体动脉压明显下降,其作用可维持2小时以上。间接说明钙离子与缺氧性肺动脉和体动脉增压反应有关。

高原心脏病发生机理及其防治

高原心脏病的发生机理高原心脏病发病的重要环节是缺氧引起的肺动脉高压。持久增高的肺动脉压,可以导致右心室负荷加重。为适应排血所遇到的阻力增高,右心室可发生生理性肥大,进行代偿。缺氧程度进一步加重,肺动脉压长期维持于高水平,可促使右心室由生理性肥大向病理性肥大转化,甚至导致衰竭。例如患者从原来居住的高原地区,迁居至海拔高度更高的地区时,或肺部发生感染(支气管肺炎),通气功能和换气功能障碍均可导致缺氧程度加重,诱发心力衰竭。此外,缺氧严重时,心肌本身也可因供氧不足,而发生代谢和功能的降低,成为高原心脏病发病的一个因素。但是,心肌有较强的摄氧能力,在缺氧程度不重时,不会导致心肌的直接损害。缺氧性肺动脉高压的形成,在早期主要是由于肺血管收缩。在晚期除肺血管收缩外。

缺氧性肺血管收缩机制的研究进展

一、钙离子与缺氧性肺血管收缩已有证据表明缺氧性肺血管收缩(HPVC)与血管平滑肌细胞的Ca^(2+)跨膜流入量增多有关。

ATP浓度和缺氧暴露对大鼠脑线粒体RNA和蛋白质体外合成的影响

本文探讨介质中ATP浓度和急、慢性缺氧暴露对大鼠脑线粒体内RNA和蛋白质合成的影响。用差速离心法分离正常和低压舱模拟 4 0 0 0m高原急性连续缺氧暴露 3d和慢性连续缺氧暴露 40d大鼠脑线粒体 ,用体外无细胞 (cell freeinvitro) 3H UTP和3H Leucine掺入法分别测定线粒体RNA和蛋白质合成活性。结果显示 ,大鼠急性缺氧暴露后大脑皮质线粒体RNA体外合成活性降低 40 % ,蛋白质合成活性降低 60 % ;慢性缺氧暴露后线粒体RNA和蛋白质合成活性分别为对照的 72 %和 76% ;ATP对正常大鼠脑线粒体RNA以及蛋白质的体外合成活性的影响均呈双相性 ,大于或小于 1mmol/L均可产生不同程度的抑制效应。结果提示 ,缺氧可在转录和翻译两个水平上影响脑线粒体mtDNA的表达 ,而慢性缺氧暴露时 ,线粒体半自主性功能的改善可能是机体对缺氧适应的细胞机制之一 ;

急性缺氧对肺动脉内皮细胞血栓素合酶基因表达及PGI_2、TXA_2代谢产物的影响

为进一步研究 PGI2 和 TXA2 在慢性缺氧性肺动脉高压和机体对慢性缺氧习服过程中的作用 ,动态观察了慢性缺氧进程中肺动脉内皮细胞 (PAEC)血栓素合酶 (TXS)基因表达及 PGI2 、TXA2 代谢产物的变化。结果显示 :常氧培养的 PAEC,急性缺氧后 TXS、 6 -酮 - PGF1α、TXB2 均增加 ,以 6 -酮 - PGF1α增加更明显 ,TXA2 / PGI2 比值降低 ;慢性缺氧 [PO2 (5 .3± 0 .7) k Pa]培养的 PAEC TXS、 6 -酮 - PGF1α、TXB2 均高于同代常氧组 ,复氧再急性缺氧 ,6 -酮 - PGF1α在第 2、 4代减少 ,第 6代不变 ,TXS、TXB2 在第 4代增加 ,第 6代减少 ;TXA2 / PGI2 在第 2、 4代增加 ,第 6代减少。提示在慢性缺氧的不同阶段 ,由急性缺氧所致 TXS、 6 -酮 - PGF1α、 TXB2 及 TXA2 / PGI2

低压缺氧大鼠脑线粒体内腺苷酸含量及能荷的变化

目的 对比研究急性和慢性缺氧暴露后脑线粒体内的能量储备和ATP生成能力 ,探讨急性缺氧致脑功能障碍和慢性缺氧适应的能量代谢机制。方法 Wistar大鼠分为对照组、急性缺氧组和慢性缺氧组。后两组分别于模拟海拔40 0 0m高原低压舱内连续缺氧暴露 3d和 3 0d ,每天 2 3 5h。缺氧组和对照组动物分别在模拟高原条件和平原条件断头处死 ,取脑组织分离线粒体。高压液相色谱分离并测量线粒体内腺苷酸库 (pool)含量 ,并计算能荷 ;以琥珀酸为氧化底物检测线粒体的ATP生成速率。结果 急性和慢性低压缺氧暴露后大鼠脑线粒体内的总腺苷酸库变化不明显 (P >0 0 5 ) ,但慢性缺氧组高于急性组 (P <0 0 5 ) ;线粒体内的ATP含量在急性和慢性缺氧时分别降低 65 1%和 3 3 5 %,慢性缺氧可部分恢复 ,但仍低于对照组 (P <0 0 5 ) ;ATP在总腺苷酸库中所占比例在急、慢性缺氧时分别是对照的 41 5 %和 42 5 %;急、慢性缺氧对线粒体内能荷均无显著影响 (P >0 0 5 ) ;急性缺氧可使以琥珀酸为底物的线粒体ATP生成速率降低 41 8%,而慢性缺氧则与对照组无显著差异 (P >0 0 5 )。结论 急性缺氧暴露可显著降低脑线粒体内的能量储备 ,而线粒体ATP生成能力降低是其原因之一 ;慢性缺氧暴露则可使其能量储备部分恢复 ,提示“

缺氧时肺动脉内皮细胞与肺动脉平滑肌细胞增殖的相互影响

血管内皮细胞和血管平滑肌细胞在结构和功能上关系密切，两者的相互作用参与血管舒缩和血管壁结构的调节。本文观察了培养的小牛肺动脉内皮细胞（PAECs）和肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）缺氧时在细胞增殖方面的相互影响。PASMCs常氧条件培养基（CM）可使PAECs的3H－TdR掺入降低约58％（P＜0．01），缺氧CM对PAECs的3H－TdR掺入无明显的抑制作用；PAECs的常氧CM使PASMCs的3H－TdR掺入升高约60％，缺氧CM则明显抑制PASMCs的3H－TdR掺入（降低27％，P＜0.01）。PAECs和PASMCs混合培养24h后，常氧条件下混合细胞的相对3H-TdR降低22％（P＜0.01），2.5％O2和0％O2缺氧条件下，相对3H-TdR掺入分别升高75％和44％（P＜0.01，与常氧组相比）。与单独培养组相比，常氧或0％O2条件下共培养24h末，PASMCs的3H－TdR掺入分别升高18％和26％（P＜0．05），常氧组GI期细胞减少，G2／M期细胞增多（P＜0．01），缺氧组G1和S期细胞增多，G2／M期细胞减少（P＜0．01）；PAECs的3H-TdR掺入降低24％和38％（P＜0．01），G1和S期细胞增多，G2／M期细胞大幅度减少（P＜0.01）。上述结果表明PAECs和PASMCs在细胞增殖方面存在复杂的调节关系，其调节在缺氧时发生改变，这种改变可能参与缺氧性肺动脉高压的发生。

缺氧对体外培养的肺动脉平滑肌细胞形态及增殖的影响

本实验应用形态学、免疫组化染色、３Ｈ－ＴｄＲ掺入、流式细胞等技术探讨缺氧（＜１％Ｏ２和２．５％Ｏ２）对肺动脉平滑肌细胞（ＰＡＳＭ）形态及增殖的影响。结果表明：缺氧２４ｈ使ＰＡＳＭ表型从收缩型向合成型转换，胞浆内ＳＭ－αａｃｔｉｎ减少，线粒体和粗面内质网增多，缺氧４８ｈ以后线粒体肿胀、空泡化，内质网扩张，胞浆内出现髓鞘样结构。流式细胞分析显示缺氧ＰＡＳＭＧ２／Ｍ期细胞比例明显增多（Ｐ＜０．００１），无氧（＜１％Ｏ２）１２ｈ末Ｓ期细胞比例明显增多（Ｐ＜０．０５），之后Ｓ期细胞比例明显减少（Ｐ＜０．００１），缺氧ＰＡＳＭＧ０／Ｇ１期细胞比例明显减少（Ｐ＜０．００１），细胞内总蛋白含量有所降低（Ｐ＜０．００１）。低氧６ｈ使ＰＡＳＭ３Ｈ－ＴｄＲ掺入减少（Ｐ＜０．０５），无氧６ｈＰＡＳＭ的３Ｈ－ＴｄＲ掺入显著减少（Ｐ＜０．００１），而缺氧１２ｈ则促进其掺入，至２４ｈ末２．５％Ｏ２组和＜１％Ｏ２组３Ｈ－ＴｄＲ参入均较常氧对照组明显增多（Ｐ＜０．０５）。无氧２４ｈ使ＰＡＳＭ增殖细胞核抗原（ＰＣＮＡ）阳性反应颗粒明显增加，其含量是常氧的２．７倍。表明缺氧早期ＰＡＳＭ增殖受抑制，１２ｈ以后ＰＡＳＭ则发生表型转换和增殖，推测缺氧?

缺氧对世居高原藏族人脐静脉内皮细胞ET和NO水平的影响

目的 :观察世居高原藏族人静脉血ET和NO含量和缺氧对培养脐静脉内皮细胞ET和NO水平的影响 ,以期从胎儿生长发育的角度探讨人类高原适应的机制。方法 :分别以放射免疫分析法和Greiss法测定世居高原藏族、移居高原汉族和平原汉族人静脉血ET和NO含量。体外培养世居高原藏族和移居高原汉族新生儿UVECs,分为 4组 :①世居高原藏族人UVECs常氧组 (TC) ;②世居高原藏族人UVECs缺氧组 (TH) ;③移居高原汉族人U VECs常氧组 (HC) ;④移居高原汉族人UVECs缺氧组 (HH) ,收集培养上清液测定ET和NO含量。结果 :世居高原藏族人静脉血NO水平显著高于移居高原汉族人 ,而ET水平显著低于移居高原汉族人。体外低氧 (0 .5 %O2 )条件培养 12h和 2 4h时 ,TH组ET浓度显著低于HH组 ,而HH组与TH组和HC组与TC组相应时间点之间的NO浓度差异无显著性意义。结论 :缺氧时世居高原藏族人UVECsET分泌增高的程度较低 ,可能有助于保持相对低的血管张力 ,有利于胎儿血液供应。

大鼠缺氧习服后骨骼肌葡萄糖摄取的特点

目的 探讨机体习服于缺氧环境后组织葡萄糖摄取的变化特点。方法 将大鼠置模拟海拔 5 0 0 0m低压舱内 3 0d后 ,取动脉血 ,测定血气、血糖、血常规等 ,取双后肢骨骼肌测定组织葡萄糖水平、葡萄糖摄取率 ,并分离细胞内、外膜进行葡萄糖结合实验测定葡萄糖结合位点数及其亲和力 ,各指标以平原大鼠进行对照。结果 缺氧组大鼠血糖显著高于对照组 (P <0 0 5 )。骨骼肌中葡萄糖水平、葡萄糖摄取率、内外膜葡萄糖结合位点数均非常显著地高于对照组 (P <0 0 1)。结论 细胞对葡萄糖的摄取能力增强是机体习服于缺氧环境后优先利用葡萄糖的重要机制之一。

低氧习服大鼠骨骼肌毛细血管密度和血流供应的变化特点

目的 :观察大鼠在低氧习服过程中 ,骨骼肌毛细血管密度和血流供应的变化规律。方法 :大鼠在模拟海拔5 0 0 0m低氧 5、15和 30d后 ,用肌球蛋白ATP酶 (mATPase)组织化学方法显示骨骼肌Ⅰ、Ⅱ型纤维和毛细血管并进行图像分析 ;用放射性微球法测定骨骼肌血流量。结果 :低氧 5d组大鼠骨骼肌纤维即出现明显萎缩 ,15d和 30d组大鼠毛细血管密度显著增高 ,但单位面积内毛细血管数 /肌纤维数 (C/F )的比值无明显变化。在所观测的时间内 ,各组大鼠骨骼肌血流量未见明显变化。结论 :大鼠在低氧习服过程中 ,毛细血管并未发生真正的增生 ,而由于骨骼肌纤维出现萎缩 。

慢性缺氧对大鼠骨骼肌胰岛素受体的影响及其在增强葡萄糖摄取能力中的作用

目的 从组织胰岛素受体变化及其对组织葡萄糖摄取能力的影响方面探讨缺氧习服的机制。方法 将大鼠置模拟海拔 5 0 0 0m低压舱内 ,3 0d后取动脉血 ,测定血气、血浆胰岛素、血糖等 ,取双后肢骨骼肌测定在有或无胰岛素刺激下的葡萄糖摄取率 ,通过Scatchard分析胰岛素受体结合位点密度数及其亲和力。以平原大鼠为对照。结果 缺氧组大鼠血糖、血胰岛素以及骨骼肌中胰岛素受体高、低亲和力两种结合位点的密度 ,均显著高于对照组 (P <0 0 5 )。有或无胰岛素刺激时的葡萄糖摄取率及其增量值 ,在缺氧组均非常显著地高于对照组 (P <0 0 1)。胰岛素受体的解离常数在缺氧与对照组之间没有显著性差异。结论 经 3 0d低压缺氧后 ,大鼠骨骼肌胰岛素受体密度显著增加 ,对胰岛素反应能力增强 ,是组织葡萄糖摄取方面对胰岛素信号反应能力增强的机制之一。

慢性缺氧对大鼠肺内动脉平滑肌细胞Kv1.3、Kv2.1、Kv3.1钾通道基因在急性缺氧时表达的影响

目的与方法 :用半定量RT -PCR方法 ,研究慢性连代缺氧对大鼠肺内动脉平滑肌细胞 (PASMC)Kv1 3、Kv2 1、Kv3 1钾通道基因在急性缺氧时表达变化的影响。结果 :①正常及慢性缺氧鼠PASMC中均有Kv1 3、Kv2 1、Kv3 1基因表达 ;②急性缺氧可使PASMC中Kv2 1、Kv3 1mRNA表达明显上调 ,其mRNA分别由 0 6 4 6± 0 0 92、0 782± 0 10 4升高到 1 0 5 9± 0 134、0 985± 0 116 (P <0 0 1) ;③慢性缺氧后复氧 12h再急性缺氧 6h ,PASMCKv2 1mRNA、Kv3 1mRNA水平均降低 ,其中Kv2 1mRNA由 1 0 0 8± 0 117下降到 0 6 4 9± 0 0 97,差异有极显著意义 (P<0 0 1)。结论 :Kv2 1、Kv3 1基因可能是缺氧反应基因 ,慢性缺氧可改变PASMC的Kv2 1、Kv3 1钾通道基因对急性缺氧的反应 ,使其由表达上调转变为下调 ,可能因而降低此钾通道在HPV中的作用。

缺氧大鼠心肌毛细血管密度与VEGF变化的研究

目的 观察大鼠在缺氧习服过程中心肌组织毛细血管密度和血管内皮细胞生长因子 (VEGF)及其受体的变化规律。方法 大鼠在 50 0 0m模拟高原缺氧 5、1 5和 30d后 ,用碱性磷酸酶 (ALP)组织化学方法显示心肌组织毛细血管并进行图像分析 ;用原位杂交和免疫组织化学技术观察心肌组织中VEGFmRNA、VEGF、FLK和Flt 1蛋白表达情况。结果 缺氧 1 5d时 ,右室心肌单位面积内毛细血管数与肌纤维数的比值 (C/M)显著增高。左室心肌随着缺氧时间的延长 ,毛细血管密度和C/M比值逐渐增高 ,缺氧30d时毛细血管密度和C/M比值较常压对照组显著增加。原位杂交和免疫组织化学结果显示 ,VEGFmRNA主要存在于心肌细胞中 ,而VEGF蛋白主要分布于心肌细胞的胞浆、胞膜及心肌细胞间隙中。机体缺氧时心肌组织中VEGF的表达普遍增强 ,5d时达高峰。FLK和Flt 1主要分布于微血管内皮细胞 ,各组中FLK和Flt 1表达无显著差异。结论 大鼠在缺氧习服过程中 ,左、右室心肌毛细血管出现增生 ,其机制可能与VEGF的表达上调有关。

模拟4000m高原失血性休克狗的心血管功能和氧的运送

本文观察了在模拟4 000m高原条件下,失血性休克狗的心血管功能和氧的运送。在模拟4 000m高原低压舱内自股动脉快速放血,使平均动脉压(mAp)分别降至6.67kPa(NMS和HMS)和5.33kPa(NSS和HSS)维持120min,然后将放出的全部血液自股静脉快速输回,再继续观察120min。 实验结果表明,在模拟4 000m高原,中度失血性休克狗的心血管功能与平原类似,但VO_2明显降低,降低程度相当于NSS。HSS发生失代偿早,容易发生死亡。

急性低氧时Wistar大鼠与高原鼠兔肺组织内皮型一氧化氮合酶基因表达的变化

目的探讨内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)在高原动物适应高原低氧环境中的作用。方法通过模拟4000m、6000m高原低氧,运用免疫组织化学技术,分别检测Wistar大鼠和高原鼠兔肺血管内皮和肺内气道上皮内皮型一氧化氮合酶蛋白表达水平的变化。结果无论是在肺血管内皮,还是肺内气道上皮,Wistar大鼠eNOS蛋白表达在模拟4000m与6000m高原低氧处理2h后,均显著升高,而高原鼠兔基本保持不变,但高原鼠兔气道上皮eNOS的基础表达水平显著高于Wistar大鼠。结论相比Wistar大鼠,高原鼠兔eNOS基因表达在模拟高原低氧时增加较少甚或无明显增加,eNOS是急性高原低氧耐受过程中的一个重要机制。

大鼠心、脑、骨骼肌毛细血管染色方法比较

目的 对大鼠心、脑、骨骼肌毛细血管染色方法进行比较。方法 采用Mg2 + ATPase、碱性磷酸酶、肌球蛋白 ATPase等酶组化法及墨汁灌注法和Ⅷ 因子相关抗原免疫组化法对毛细血管进行染色。结果 心脏和脑组织毛细血管用碱性磷酸酶染色 ,而骨骼肌组织毛细血管用肌球蛋白 ATPase染色效果最好 ;Ⅷ 因子相关抗原免疫组化法用于脑组织毛细血管显示次之 ;Mg2 + ATPase法在心脏、脑、骨骼肌定位效果较差 ;墨汁灌注法只要方法掌握得当 ,各部位毛细血管显示均较好。结论 对毛细血管染色 ,不同器官和组织应采用不同的方法。在心脏和脑用碱性磷酸酶组化法显示较好 ,而在骨骼肌用肌球蛋白 ATPase酶组化法较好。

5—羟色胺对肺动脉平滑肌细胞在缺氧条件下增殖的作用

本研究应用细胞培养、3H-TdR掺入、核酸分子杂交、免疫组织化学染色技术，探讨无氧（0％O2＋95％N2＋5％CO2）和／或低氧（2．5～3％O2＋92％N2＋5％CO2）对新生小牛肺动脉平滑肌细胞（PASM）增殖和5-羟色胺转载体基因表达的影响。结果表明：无氧24h可刺激PASM的DNA合成，3H-TdR的掺入增加（P＜0．05），加入5-羟色胺能非常显著地促进无氧PASM增殖（P＜0．001），而对常氧PASM无明显促增殖作用，无氧5-羟色胺组与单纯无氧组相比，3H-TdR掺入值增加也非常显著（P＜0．01）；免疫组织化学染色分析证实无氧组PASM5-羟色胺含量较常氧组明显减少（P＜0．001），分子杂交显示无氧组和低氧组5-羟色胺转载体mRNA表达较常氧组显著增加（PM＜O．01）。结果提示：缺氧时5-羟色胺促进PASM增殖，5-羟色胺转载体基因表达增加，可能是缺氧肺动脉高压形成的机制之一。