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低氧作为一种应激因素,几乎能影响机体所有的功能活动,其中对心血管系统的效应最为明显。生活在特殊环境中的动物对低氧适应的机制更是引人注目。甘肃鼢鼠(Myospalaxcansus)由于适应地下洞道高CO2低O2的生活环境,机体各项功能都因低氧影响发生了变化,心血管系统尤为显著。因此,甘肃鼢鼠可以作为低氧适应生理研究的理想材料,对低氧适应机制的研究起积极促进作用。本研究以甘肃鼢鼠为材料,运用生理学和组织学方法,对甘肃鼢鼠低氧适应后心血管系统生理功能和组织结构变化作了研究,以探讨甘肃鼢鼠心血管系统低氧适应的机制。研究结果如下:1.通过血象分析表明,甘肃鼢鼠红细胞数为(8.31±0.70)×1012/L,血红蛋白浓度为(148.33±12.50)g/L,红细胞压积为(0.46±0.03)L/L。低氧适应后红细胞数、血红蛋白浓度和红细胞压积均显著升高,而平均红细胞体积、平均红细胞血红蛋白及平均红细胞血红蛋白浓度明显下降。红细胞数量多,压积大;血红蛋白浓度高;红细胞膜表面积大;血红蛋白利用率较高,可能是甘肃鼢鼠对低氧环境适应的有效途径。
2.通过心室内压的测量发现,反映甘肃鼢鼠左心室收缩功能指标的左心室收缩压(LVSP),右颈动脉压峰值(mCAP)均较常氧组显著提高(p<0.01),反映舒张功能的指标左室内压最大下降速率(-dp/dtmax)有增高趋势,左右心室重量也较常氧组显著增加(p<0.01),说明甘肃鼢鼠能适应低氧环境,在低氧刺激下,心脏代偿功能得到充分发挥,可缓解低氧对心脏的损害作用。
3.对心肌肌红蛋白的分析显示,甘肃鼢鼠心肌细胞肌红蛋白含量高,心肌组织既可通过肌红蛋白贮存氧,同时也促进氧向细胞内弥散,进而向线粒体供氧,有益于改善组织氧弥散率,这是一种代偿性反应,可能是心脏在持续低氧环境下适应供氧不足的一种机制。
4.甘肃鼢鼠心肌超微结构显示,细胞内糖原颗粒丰富,线粒体受损,但线粒体的变化不影响机体的正常生存。在低氧胁迫下,甘肃鼢鼠可能一方面通过线粒体结构的变化适应低氧,另一方面可能是低氧条件下发挥糖酵解功能来维持能量供应。
5.甘肃鼢鼠能够很好地适应低氧环境,机体的心血管系统通过改善血液的功能,增强心储备和心肌收缩力,提高组织摄取和利用氧的能力,产生有利的抗缺氧的生理变化,提高机体的低氧适应能力。其低氧适应的能力明显强于SD大白鼠,因此是研究低氧适应生理机制的理想模式动物。
总之,对甘肃鼢鼠低氧适应后心血管系统的研究结果表明,甘肃鼢鼠在低氧环境下,机体从个体、组织和细胞等水平产生不同的应答反应来维持内环境的稳定。通过改善血液功能及组织摄取和利用氧的能力,增强心储备,提高心肌收缩力,充分发挥心脏代偿功能,可减轻低氧对心脏的损伤,从而适应低氧环境。