昆明医科大学机能学实验报告
实验日期:2015年9月17日 带教教师: 小组成员:
专业班级:临床医学二大班
缺氧实验
一、实验目得
1、复制不同病因导致小鼠缺氧得模型,了解乏氧性,血液性,组织中毒
性缺氧得分类。
2、观察缺氧对呼吸系统,中枢神系统得影响,以及血液颜色变化。
3、了解影响缺氧耐受性得因素。
二、实验原理
分别复制三型缺氧模型,观察缺氧对机体得影响。
三、实验仪器设备
小鼠缺氧瓶(100ml125ml 带塞广口瓶),一氧化碳发生装置广口瓶,恒温水浴箱,5ml 或2ml 刻度吸管,1ml 注射器,酒精灯,剪刀,镊子,钠石灰,甲酸,浓硫酸,5%硝酸钠,0、1%氰化钾,生理盐水。
四、实验方法与步骤
①取小鼠四只,标记编号(甲,乙,丙,丁) 分别称重记录
甲:NS(0、1ml/10g) 腹腔注射 乙:0、25%水合氯醛(0、1ml/10g) 放进缺氧装置中 丙:1%咖啡因 (0、1ml/10g) 等待10min
每2min 记录呼吸频率
死亡((记录时间及耗氧量,甲鼠尸体待留)→计算耗氧量 观察皮肤颜色,活动度
丁:放入缺氧装置,40℃水浴锅放入装小鼠缺氧瓶,记录死亡时间,活动状态以及耗氧量
②一氧化碳中毒性缺氧(小鼠一只):检查装置气密性 ,连接一氧化碳发生装置 , 将一只小鼠放入广口瓶,然后与一氧化碳发生装置连接;先取甲酸1、5ml 放入试管内,再加入浓硫酸1ml 。
连接 加热试管(用酒精得间断加热,加速CO 产生,不可使液体沸腾) 观察记录一般状况*
观察记录如下: 死亡(记录时间), 计算小鼠耗氧率(R)* 3、亚硝酸中毒缺氧(小鼠一只)
观察记录一般状况
小鼠:腹腔注射*5%亚硝酸钠0、3ml 观察记录如下: 死亡(记录时间),计算小鼠耗氧率(R)*
4、取出甲鼠及2,3实验小鼠尸体部分肝叶进行对比,记录颜色。
五、实验结果
1、各种模型所致缺氧得发生机制。
(1)
乏氧性缺氧(
低张性缺氧
):以动脉血氧分压降低,
血氧含量减少为基本特征得缺氧。
原因有
:
吸入气氧分压过低
外呼吸功能障碍 氧分压↓Pa O 2与动脉血氧含量↓ 动脉血氧饱与度↓ 静脉血分流入动脉
机体缺氧
(2)血液性缺氧(等张性缺氧):由于血红蛋白含量减少,或血红蛋白性质改变,使血液携氧能力降低或与血红蛋白结合得氧不易释出引起得缺氧。
原因有: ①血红蛋白含量减少:各种原因引起得严重贫血。
②CO 中毒 CO+血红蛋白=HbCO(亲与力极高) ↑增加其余三个血红素对氧得亲与力释氧能力 ↓缺氧
③NaNO2中毒(血红蛋白性质改变氧化↑形成 ↑ HbFe3+OH(高铁血红蛋白血症)↑
(3)组织性缺氧:指由于组织、细胞利用氧障碍所引起得缺氧。
氰化物中毒时,氰化物进入机体
后分解出具有毒性得氰离子,抑制细胞内酶得活性,使呼吸链酶活力降低,同时氰离子能与氧化型细胞色素氧化酶中得三价铁结合,阻止其还原成二价铁,使传递电子得氧化过程中段,导致细胞不能利用血液中得氧而造成内窒息,导致组织细胞用氧障碍。
药物对线粒体氧化磷酸化得抑制
线粒体功能与结构损伤组织对氧得利用减少,静脉血氧分压。
血氧含量呼吸酶合成减少
缺氧
2、各种缺氧对呼吸、中枢神经系统有何影响？血液颜色有无不同,为什么？
(1)呼吸系统
①代偿性反应 :以低张性缺氧时呼吸系统得变化最明显。
PaO2↓(<60mmHg)
PaO2 ↑呼吸加深加快肺泡通气量↑
肺通气量增加就是对急性低张性缺氧得最重要代偿反应。
②损伤性反应:
A、高原肺水肿缺氧引起外周血管收缩,肺毛细血管内压增高,回心血量增加与肺血量增多,加上缺氧性肺血管收缩反应使肺血流阻力增加,导致肺动脉高压;肺动脉收缩不均一→非炎性漏出;肺毛细血管壁通透性增加;肺水肿→氧弥散障碍→ PaO2↓
B、中枢性呼吸衰竭 PaO2<30mmHg 抑制呼吸中枢 ,肺通气量减少
在本次低张性缺氧试验中,小鼠先就是由于代偿机制得存在,呼吸频率保持正常;过了一段时间后,躁动不安,呼吸加快;又过了一段时间,呼吸急促,最终死亡。
小鼠在密闭瓶中随着呼吸得进行,瓶中氧分压降低,所以鼠体内血氧含量降低,引起代偿性反应,刺激颈动脉体与主动脉体得外周化学感受器,冲动经窦神经与迷走神经传入延髓,反射性引起呼吸加快,增加肺泡通气量与肺泡气氧分压。
随着实验进行,瓶中氧分压降低、二氧化碳分压升高,缺氧对呼吸中枢得直接抑制作用大于氧分压降低对外周化学感受器得兴奋作用,发生中枢性呼吸衰竭,小鼠死亡。
一氧化碳中毒性缺氧实验中,小鼠呼吸先加快后又减慢,最后休克直至死亡。
一氧化碳与血红蛋白得亲与力就是氧得210倍,而碳氧血红蛋白难以解离,使Hb失去携氧得能力,而且HbCO得存在还抑制氧合血红蛋白得解离,阻碍氧得释放与传递,造成机体急性缺氧血症。
因此,轻度一氧化碳中毒时小鼠代偿性呼吸加深加快以增大呼吸面积、提高氧得弥散,胸廓运动幅度增大,胸内负压增高,有利于氧得摄取与运输。
随着实验进行,高浓度得CO与细胞色素氧化酶中得二价铁结合,直接抑制细胞内呼吸,引起脑缺血,使小鼠休克,最后死亡。
亚硝酸钠中毒性试验中,Hb中得二价铁在氧化剂得作用下氧化成三价铁形成高价铁血红蛋白症。
一方面血红蛋白丧失携带氧得能力;另一方面提高剩余得二价铁与氧得亲与力,使氧离曲线左移,氧不易释放,造成缺氧。
轻度中毒时,小鼠出现代偿性反应,呼吸加快;随着实验得进行,小鼠发生严重缺氧,呼吸变慢,口唇青紫,昏迷,最后死亡。
氰化物中毒性缺氧实验中,氰化物进入机体后分解出具有毒性得氰离子,抑制细胞内酶得活性,使呼吸链酶活力降低,同时氰离子能与氧化型细胞色素氧化酶中得三价铁结合,阻止其还原成二价铁,使传递电子得氧化过程中段,导致细胞不能利用血液中得氧而造成内窒息。
中枢神经系统对缺氧最敏感,故大脑首先受损,导致中枢性呼吸衰竭而死亡。
(2)中枢神经系统
缺氧
(烦躁、激动、判断力下降) (疲劳、嗜睡、昏迷)
急性缺氧、慢性缺氧、严重缺氧(PaO2<28mmHg)可以产生严重程度不同得CNS功能障碍血液颜色有不同
因为形成得血红蛋白不同: A、低张性缺氧(暗红)脱氧血红蛋白
低张性缺氧时进入血液得氧减少,动脉血氧分压降低。
血液中与血红蛋白结合得氧量减少,血氧含量减少。
动静脉得脱氧血红蛋白浓度增高,当毛细血管血液中脱氧血红蛋白浓度达到或超过某一数值时,皮肤与粘膜呈青紫色,即发绀。
B、一氧化碳中毒(樱桃红)碳氧血红蛋白
一氧化碳与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白,且co比o2更易与Hb结合,当co与Hb分子中得某个血红素结合后,将增加其余三个血红素对氧得亲与力,使Hb结合得氧不易释放,同时co还可抑制红细胞内糖酵解使2,3DPG生成减少,进一步加重组织缺氧。
HbCO增多,所以小鼠肝脏血皮肤粘膜呈樱桃红色。
C、亚硝酸钠中毒(咖啡色)羟化高铁血红蛋白
亚硝酸钠吸收入血,使大量得血红蛋白氧化为高铁血红蛋白,高铁血红蛋白中得三价铁与羟基结合牢固,失去结合氧得能力,而且当血红蛋白分子中得四个亚铁离子中有一部分被氧化成三价铁后,剩余得二价铁虽能结合氧,但不易解离,使氧离曲线左移,使组织缺氧。
因生成高铁血红蛋白所以小鼠肝脏血皮肤粘膜呈咖啡色。
D、氰化物中毒(玫瑰红)氧合血红蛋白
组织性缺氧时,因组织,细胞利用氧得能力减弱而引起缺氧。
氰化物中毒时,CN与细胞色素aa3铁原子中得配位键结合,形成氰化高铁cyt aa3,就是细胞色素氧化酶不能还原,失去传递电子得功能,呼吸链中断,生物氧化受阻,导致细胞用氧障碍。
由于组织对氧得利用减少,静脉血氧分压,血氧含量与血氧饱与度都高于正常,使毛细血管中氧合血红蛋白较正常时多,使小鼠肝脏血皮肤粘膜呈玫瑰红色。
3、讨论影响缺氧耐受性得因素有哪些,为什么？
(1) 环境温度。
当环境温度升高时,机体内得酶活性增加,促进机体代谢,机体耗氧量随之增加,耗氧量高,耐受性低。
在乏氧性缺氧试验中,丁小鼠放置在缺氧瓶内,并且置于40℃得水浴锅中,属于高温环境,此只小鼠就是此组试验中存活时间最短得,高温增加了机体酶活性,代谢增快,呼吸频率增加,缺氧耐受性减低。
(2)机体得机能状态。
机体得机能状态不同,机体得代偿能力就不同,所以机体可以通过呼吸、循环与血液系统得代偿反应增加组织得供氧,代偿反应存在着个体差异,所以每个小鼠对缺氧得耐受性也不一定相同。
(3) 咖啡因与水合氯醛。
咖啡因具有提高中枢神经系统功能活动得作用,可兴奋呼吸中枢,使呼吸加深加快,机体代谢率增加,组织耗氧量增加,降低机体对缺氧得耐受。
水合氯醛有中枢抑制作用,小鼠腹腔注射水合氯醛后,中枢活动功能受到抑制,小鼠处于安静状态,能量需求减少,组织耗氧量减少,缺氧耐受增强。
七、结论
(1)当环境温度升高时,机体内得酶活性增加,促进机体代谢,机体耗氧量随之增加,耗氧量高,耐受性低。
(2)水合氯醛抑制中枢神经系统,小鼠得活动减少,机体得代谢减慢,呼吸中枢抑制,呼吸频率减慢,导致耗氧量减少,小鼠存活时间延长,增加了机体得缺氧耐受性,水合氯醛在一定程度上能够缓解缺氧。
咖啡因兴奋中枢神经系统,呼吸中枢兴奋,呼吸频率增加,导致耗氧量增加,小鼠提前死亡,机体得缺氧耐受减弱。
(3)缺氧对机体组织器官有重要影响,短时间轻中度缺氧机体会有代偿反应,长时间缺氧或严重缺氧会对机体造成损伤,应该减少缺氧得发生。