比较不同机体代谢状况对缺氧耐受的影响——病生实验

目的：比较不同机体代谢状况对缺氧耐受性影响的实验研究

方法：通过构建小鼠低张缺氧模型，分别观察咖啡因和氯丙嗪注射的小鼠的死亡时间

实验原理：机体对缺氧的耐受性，除受缺氧程度、缺氧发生速度、缺氧持续时间以及缺氧类型的影

响外，还与诸如年龄、性别、种属、机体的代谢状况、组织代谢特点、组织代谢耗氧率及适应性锻炼等因索有关。本研究通过复制不同代谢状态的动物模型，观察机体对缺氧耐受性的影响及其影响因素。咖啡因为中枢兴奋剂，注射后可使中枢神经系统兴奋，兴奋大脑皮层的作用尤为突出。表现机体反应性增强，思维活跃，呼吸加深加快，心率加快，心肌收缩力加强，心输出量增多，致使机体处于高代谢状态。氯丙嗪为中枢多巴胺受体的阻断剂，具有抗精神病、镇吐、能增强催眠、麻醉、镇静作用、阻断外周α-肾上腺素受体，抑制体温调节中枢，使体温调节失灵，体温可随外环境变化而变化。用较大剂量氯丙嗪时，置患者于冷环境中(如冰袋或用冰水浴)，可出现镇静、嗜睡、体温降低至正常以下(如34℃或更低)、基础代谢降低、器官功能活动减少、耗氧量减低而呈“人工冬眠”。注射后可诱导睡眠，抑制机体产热，增加散热，降低机体体温，抑制心脏和血管运动中枢，使器官活动减弱，机体对刺激的反应性降低，从而降低基础代谢率，使机体处于低代谢状态。

1 实验材料

器材：200ml中间能隔开动物的长玻璃筒、1ml注射器、剪刀、镊子。 药品：生理盐水，0.25%氯丙嗪，1%咖啡因 动物：小白鼠 2 实验过程

1) 取体重年龄相近同性别的小白鼠6只，称重，标记

2) 实验小鼠分组情况：

1实验组I：○1和2号小鼠分别腹腔注射 10 ml·K g-1的咖啡因和氯丙嗪，然后分别放到

两个长玻璃筒中；

-1

2实验组II：3和4号小鼠分别腹腔注射 10 ml·K g的咖啡因和等量生理盐水，然后○

分别放到两个长玻璃筒中；

3实验组III：5和6号小鼠分别腹腔注射 10 ml·K g的氯丙嗪和等量生理盐水，然后○

分别放到两个长玻璃筒中；

-1

3) 待玻璃筒中两只实验小鼠出现兴奋或抑制状态时，正常小鼠恢复安静状态，将玻璃筒封

闭 4) 每隔两分钟观察小鼠的呼吸次数和呼吸频率，观察小鼠死亡时间3 实验结果

3.实验结果

1 2 3 4 5 6 初始状态 组别 编号 重量注射量注射时（g） （ml） 间 封闭时间 兴奋呼吸濒死状态 兴奋状态 剧烈抽搐 轻微抽搐 剧烈抽搐 抽搐 呼吸频率 变浅加快 腹式呼吸 变深变慢 变浅加快 变浅加快 腹式呼吸 变深变慢 变浅加快 15：26 死亡时间 存活时间（分） 19 死亡状态 状态 频率 1 I 2 15.0 0.15 15：02 15：07 15.4 0.15 15：02 15：07 兴奋 加深加快 僵直 半睡眠 正常 15：45 38 正常 3 II 4 15.3 14.8 0.15 0.15 15：47 15：55 兴奋 加深加快 16：17 16：26 22 31 僵直 正常 15：47 15：55 正常 正常 5 III 6

15.8 0.15 16：28 16：35 半睡眠 正常 变浅加快 17：17 42 正常 15.3 0.15 16：28 16：35 正常 正常 抽搐 17：08 33 正常 讨论

氧是生命活动所必须的重要物质之一，当组织得不到充分的氧或组织利用氧发生障碍时，组织器官的机能、代谢，甚至形态结构将发生异常变化，严重时可导致机体死亡。缺氧是I临床上常见的致病因素或重要的病理过程，与诸多疾病的发生、发展有密切关系。如何提高机体对缺氧的耐受性，对于减轻缺氧的病理损伤，减少并发症，都具有十分重要的意义。本实验旨在通过改变机体的代谢状况，观察机体在不同代谢状况下对缺氧耐受性的影响，并对其影响因素进行探讨。

本实验结果表明，咖啡因处理组小白鼠的存活时间明显缩短，代谢耗氧率显著增加，而总耗氧量却减少，剩余氧浓度增大。这说明中枢神经系统兴奋后机体活动增加，呼吸运动增强，代谢率提高，对氧的需求量增大，故代谢耗氧率增高。但由于本实验是在密闭的政氧环境下进行，呼吸运动的增强非但不能摄取更多的氧，反而由于呼吸肌做功增加，需氧量增多。因随时间的延长，瓶内空气中的剩余氧浓度越来越低，摄取的氧不能维持机体的代谢需要．而致动物死亡加速，存活时间显著缩短。由于动物代谢耗氧率增加，以致于在氧浓度较低的情况下所摄取的氧不能维持机体高代谢之需要，所以剩余氧浓度较对照组增高；又因动物存活时间短，故总耗氧量较对照组减少。

实验组的小鼠通过人工冬眠的作用使动物体温下降，组织器官活动及对各种刺激反应下降，机体代谢率下降，耗氧量减少，耐缺氧能力提高，存活时间延长。另外，有研究表明氯丙嗪能够减轻缺氧缺糖引起的细胞损伤，其机制可能与调控IκB/ NF-κB 途径,减少凋亡相关基因的表达有关[2]。因此实验中实验组小鼠较对照组耗氧量及死亡时间均增加，耗氧率减少。

氯丙嗪处理组小白鼠，其存活时间明显延长，代谢耗氧率显著降低，总耗氧量减少，剩余氧浓度增大。这可能由于注射氯丙嗪后，动物安静少动，处于半睡眠状态，基础代谢率明显降低，对氧的需求量显著减少，故代谢耗氧率明显降低，因此在密闭的缺氧环境中可使动物存活时间显著延长。剩余氧浓度增加说明动物对氧的摄取能力降低，因而也致总耗氧赶下降本实验证明，机体处于不同代谢状态时，对缺氧的耐受性有显著性差异。当机体处于高代谢状态时，活动增强，代谢耗氧率增高，存活时间缩短、对缺氧的耐受性降低；反之，当机体处于低代谢状态时，代谢耗氧率降低，存活时间延长，机体对缺氧的耐受性日月显增强；同时也应注意，机体过度抑制时对氧的摄取能力亦下降，因此，临床上在进行冬眠疗法时，应注意掌握冬眠的深度，以免抑制过深，反而使机体对氧的利用能力降低。

由于实验条件有限，无法做到多次重复，是本实验实验设计上一大缺陷。另外，在本实验中观察三种不同代谢条件小鼠的缺氧耐受能力，若能应将三鼠同时放入一“三通”玻璃筒中，则实验的严谨性也可进一步提高。