小鼠的缺氧类型及影响缺氧耐受性的因素

【摘要】 目的 复制不同类型缺氧模型，观察不同类型缺氧时呼吸节律变化规律和皮肤黏膜颜色的变化特点；观察中枢神经系统功能状态不同和外界环境温度不同对缺氧耐受性的影响；了解临床应用冬眠及低温疗法的意义；掌握对照实验和控制实验条件重要性 方法 本实验从缺氧的不同环节入手通过密闭装置、注射亚硝酸钠、氯丙嗪等复制小鼠乏氧性缺氧、血液性缺氧、组织性缺氧病理模型，观察呼吸变化及皮肤黏膜的颜色改变。实验通过动物的不同代谢状况、中枢神经系统功能和动物所处环境温度，观察动物的缺氧耐受性 结果 第一组注射亚硝酸钠后立即注射亚甲基蓝的小鼠肝脏颜色为鲜红色，而未注射亚甲基蓝的小鼠肝脏颜色为咖啡色；第二组用冰浴和氯丙嗪处理过的小鼠比未经处理的小鼠对缺氧的耐受性更强 结论 亚硝酸钠能造成机体中毒，亚甲基蓝有解毒作用；氯丙嗪有抑制中枢神经系统的功能，当动物的中枢神经系统功能抑制和降低动物所处的环境温度时，其代谢速率降低，组织细胞耗氧少，从而加强机体的缺氧耐受性

【关键词】缺氧 亚硝酸钠 亚甲基蓝 氯丙嗪 中枢神经系统 温度 耐受性

【引言】当供应组织的氧不足，或组织利用氧障碍时，机体的技能和代谢可发生异常变化，这种病理过程称为缺氧。缺氧是多种疾病共有的病理过程。许多原因都能使机体发生缺氧。不同类型的缺氧，其机体的代偿适应性反应和症状表现有所不同。根据缺氧的原因不同可将缺氧分为乏氧性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧和组织中毒性缺氧四种类型 [1]。

【实验材料和方法】

1.实验材料

1.1实验对象：小白鼠

1.2药品和试剂：亚硝酸钠溶液、亚甲基蓝溶液、生理盐水、氯丙嗪

1.3实验器材：量筒、广口瓶、移液管、鼠笼、注射器

2.实验方法

2.1 去小鼠四只，取体重相近的两只小鼠分为一组，另外两只为另一组。

2.2第一组：取体重相近的两只小鼠分为编号为1、2号，1号小鼠先注射亚硝酸钠0.2ml，随后立即注射亚甲基蓝0.2ml；2号小鼠同样先注射亚硝酸钠0.2ml，随后注射0.2ml的生理盐水。然后观察两只老鼠的活动情况，最后处死小鼠分别取出肝脏于滤纸上，观察肝脏颜色。

2.3 第二组：取两只小鼠分别编号为3、4号，然后进行称重。3号小鼠注射氯丙嗪（0.1ml/10g）后冰浴15分钟，4号小鼠注射生理盐水（0.1ml/10g）后室温处理15分钟。最后放入密封广口瓶中，记录初始刻度后等待小鼠死亡，小鼠死亡后再记录一次刻度。比较刻度的差值及记录小鼠死亡时间。

【数据记录】

第一组：注射亚硝酸钠后立即注射亚甲基蓝的小鼠肝脏颜色为鲜红色，而未注射亚甲基蓝的小鼠肝脏颜色为咖啡色。

第二组：经冰浴和氯丙嗪处理过的小鼠放入广口瓶时的量筒初始刻度为80ml，死亡时的量筒刻度为64ml，死亡经历时间为43分钟，计算得其总耗氧量为；经生理盐水和室温处理的小鼠放入广口瓶时的量筒初始刻度为79ml，死亡时的量筒刻度为58ml，死亡时间经历24分钟，计算得其总耗氧量为

【讨论】

1. 亚硝酸盐可使血红素中二价铁氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白，导致高铁血红蛋白血

症。高铁血红蛋白中的三价铁因与羟基结合牢固，失去结合氧的能力，或者血红蛋白分子中的四个二价铁中有部分氧化成三价铁，剩余的二价铁虽能结合氧，但不易解离，导致氧离曲线左移，使组织缺氧。低浓度亚甲基蓝为还原剂，可抑制氧化剂的中毒反应。亚硝酸盐等氧化剂中毒时，如高铁血红蛋白含量超过血红蛋白总量的10％，就可出现缺氧表现，皮肤、黏膜可出现青紫色。

2. 氯丙嗪对中枢神经的作用：①抗精神病作用：氯丙嗪对中枢神经系统有较强的抑制作用，

也称神经安定作用。正常人口服治疗量氯丙嗪后，可出现安静、活动减少、感情淡漠和注意力下降、对周围事物不感兴趣、答话缓滞，而理智正常，在安静环境下易入睡，但易唤醒，醒后神态清楚，随后又易入睡。精神分裂症患者服用氯丙嗪后则显现良好的抗精神病作用，能迅速控制兴奋躁动状态，大剂量连续用药能消除患者的幻觉和妄想等症状，减轻思维障碍，使病人恢复理智，情绪安定生活自理。 氯丙嗪等吩噻嗪类药物主要是通过阻断中脑-边缘系统和中脑-皮层系统的D2样受体而发挥疗效的。但是，由于氯丙嗪对这两个通路和黑质-纹状体通路的D2样受体的亲和力几无差异，因此，在长期应用氯丙嗪的患者中，锥体外系反应的发生率较高。②镇吐作用：氯丙嗪有较强的镇吐作用。这是其阻断了延脑第四脑室底部的催吐化学感受区的D2受体的结果。大剂量的氯丙嗪直接抑制呕吐中枢。但是，氯丙嗪不能对抗前庭刺激引起的呕吐。氯丙嗪也可治疗顽固性呃逆，其机制是氯丙嗪抑制位于延脑催吐化学感受区旁的呃逆调节中枢。③对体温调节的作用：氯丙嗪对下丘脑体温调节中枢有很强的抑制作用，与解热镇痛药不同，氯丙嗪不但降低发热机体的体温，也能降低正常体温。氯丙嗪的降温作用随外界环境温度而变化，环境温度愈低其降温作用愈明显，与物理降温同时应用，则有协同降温作用；在炎热天气，氯丙嗪却可使体温升高，这是其干扰了机体正常散热机制的结果。

3. 影响机体对缺氧耐受性的因素有很多，如年龄、机体的代谢、功能状况以及锻炼适应等。

当动物中枢神经系统功能抑制和降低动物所处的环境温度时，其代谢率降低，组织细胞耗氧量减少，而增强机体的缺氧耐受性，可延长其死亡时间。

【结论】

亚硝酸钠能造成机体中毒，亚甲基蓝有解毒作用；氯丙嗪有抑制中枢神经系统的功能，当动物的中枢神经系统功能抑制和降低动物所处的环境温度时，其代谢速率降低，组织细胞耗氧少，从而加强机体的缺氧耐受性。

【参考文献】

[1] 金惠铭，王建枝主编.病理生理学，第七版—北京：人民卫生出版社，2008.1

[2] 陆源，林国华，杨午鸣主编. 机能学实验教程，第二版.一北京：科学出版社，2010.6

[２]

第二篇：小鼠缺氧模型及其分析

课程名称：机能实验学 教研室：病理生理学教研室 任课教师：张彩华 授课章节：缺氧与普鲁卡因对神经干的作用 授课专业和年级：2005级医疗

授课学时：8学时 授课时间：20xx年3-7月

实验题目：缺氧

实验目的：1.观察原因和条件在疾病发生发展中的作用

2.复制几种类型缺氧的模型，观察血液颜色的特点，分析其机制

根据大纲要求：

掌握概念：缺氧、低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧和组织性缺氧，紫绀、肠源性紫绀。

熟悉并理解原因和条件在疾病发生发展中的作用。

熟悉氧代谢的四个环节（摄取、携带、运输和利用）及反映血氧情况的一些指标(氧分压、氧含量、氧容量、氧饱和度，动静脉血氧含量差)。

掌握各型缺氧发生的原因及主要发病机制，掌握各型缺氧的特征（血氧变化的特点和皮肤黏膜颜色变化）。

实验原理：

1. 现代病因学认为，疾病是由于原因和条件综合作用的结果。原因是引起疾病所不可缺

少的因素，并且往往决定疾病的特异性，它与相应的疾病有着必然的因果关系；而条件则不是疾病所不可缺少的因素，它往往是通过作用于致病因子或改变机体反应性，对疾病的发生发展起促进或阻碍作用。

2. 缺氧是指任何原因引起的供氧不足或利用氧障碍引起组织细胞发生功能代谢和形态

结构异常变化的病理过程。根据不同的病因，可以把缺氧分为四种类型：低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧、组织性缺氧。不同类型的缺氧具有不同的病因以及不同的血液颜色和血氧变化特点。

实验对象：小鼠

实验器械和药品：电子秤、注射器、钠石灰、小鼠缺氧瓶、测耗氧量装置、剪刀、镊子、滤纸、苦味酸、一氧化碳包；生理盐水、1.25%尼可刹米、2%水合氯醛、5%亚硝酸钠、0.1%氰化钾

实验方法：

一、原因和条件作用的分析

1. 取3只小鼠称重，编号1、2、3，用苦味酸做好标记

2. 注射及处理：

1号：生理盐水，0.2ml/10g ，腹腔注射

2号：1.25%尼可刹米，0.2ml/10g ，腹腔注射

3号：2%水合氯醛，0.2ml/10g ，腹腔注射

给药后分别放入三个缺氧瓶中，密闭计时，观察动物活动情况至死亡。

3. 用测耗氧量装置测定总耗氧量（A）

4. 计算耗氧率（R）：根据小鼠体重（W），存活时间（t），总耗氧量（A）计算

小鼠耗氧率R（ml/min/g) =A/（W*t.）

二、几种类型的缺氧

1. 取3只小鼠称重，编号4、5、6，用苦味酸做好标记 2. 注射及处理：

4号：放入缺氧瓶，通入二氧化碳

5号：5%亚硝酸钠，0.2ml/10g ，腹腔注射 6号：0.1%氰化钾，0.2ml/10g ，腹腔注射 观察小鼠活动情况直至死亡。

3. 分别解剖1、4、5、6号小鼠，剪下一片肝脏组织放于滤纸上，观察对比血液颜色。

实验结果：

一、 不同条件下小鼠缺氧状态的比较 序体重号 （g） 1 2 3

20 20 20

注射及处理 生理盐水

表现

存活时总耗氧间（min） 量(ml) 12 9 30

8 14 13

耗氧率(ml/min/g) 0.033 0.078 0.02

正常活动，呼吸逐渐困难

1.25%尼可刹米 活动多，呼吸快 2%水合氯醛 活动少，呼吸慢

二、几种类型的缺氧 序号 1 4 5 6

体重（g） 20 20 20 20

注射及处理 生理盐水 一氧化碳中毒 5%亚硝酸钠 0.1%氰化钾

缺氧类型 低张性缺氧 血液性缺氧 血液性缺氧 组织性缺氧

血液颜色 暗红色 樱桃红色 咖啡色 玫瑰红色

实验讨论：

一、原因和条件作用的分析

现代病因学认为，疾病是由于原因和条件综合作用的结果。原因是引起疾病所不可缺少的因素，并且往往决定疾病的特异性，它与相应的疾病有着必然的因果关系；而条件则不是疾病所不可缺少的因素，它往往是通过作用于致病因子或改变机体反应性，对疾病的发生发展起促进或阻碍作用。

本实验将生理盐水组作为正常对照，尼可刹米是一种呼吸中枢兴奋剂，可以直接兴奋呼吸中枢，也可通过刺激颈动脉体化学感受器反射地兴奋呼吸中枢，故2号小鼠活动多，死亡时间最早，代谢耗氧率最高。水合氯醛是一种镇静催眠药，可以抑制呼吸中枢，使呼吸变慢，故3号小鼠活动少，死亡时间最晚，代谢耗氧率最低；1号小鼠各项指标均介于中间。说明缺氧是这3只小鼠死亡的共同原因，不同的药物是小鼠死亡的条件，尼可刹米可以促进缺氧引起的小鼠死亡而水合氯醛可以延缓缺氧引起的小鼠死亡。 二、几种类型的缺氧

缺氧是指任何原因引起的供氧不足或利用氧障碍引起组织细胞发生功能代谢和形态结构异常变化的病理过程。根据不同的病因，可以把缺氧分为四种类型：低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧、组织性缺氧。不同类型的缺氧具有不同的病因以及不同的血液颜色和血氧变化特点。

1. 低张性缺氧：由于吸入气氧分压过低或者外呼吸功能障碍引起的缺氧。（1.2.3号小鼠）

皮肤粘膜颜色：暗红色

2. 血液性缺氧：由于血红蛋白的质或量的改变引起的缺氧。

（1） 贫血：血红蛋白量的减少，皮肤粘膜颜色-----苍白

（2） CO中毒： 原因：CO与Hb结合形成HbCO；抑制糖酵解，氧解离曲线左移 皮肤粘膜颜色：樱桃红色

（3） 高铁血红蛋白血症（亚硝酸盐中毒）：原因：二价铁离子被氧化为三价铁离子 皮肤粘膜颜色：咖啡色

3. 循环性缺氧：血流量减少引起的缺氧（见休克实验）

皮肤粘膜颜色：暗红色

4. 组织性缺氧：组织细胞利用氧障碍引起的缺氧

如氰化物中毒：抑制氧化型细胞色素氧化酶转化为还原型细胞色素氧化酶

皮肤粘膜颜色：玫瑰红色

实验结论：

1. 缺氧是这3只小鼠死亡的共同原因，不同的药物是小鼠死亡的条件，尼可刹米可以促进

缺氧引起的小鼠死亡而水合氯醛可以延缓缺氧引起的小鼠死亡。

2. 低张性缺氧是由于吸入气氧分压过低或者外呼吸功能障碍引起的缺氧，皮肤粘膜颜

色是暗红色，由于还原型Hb≥5g/dL

CO中毒属于血液性缺氧， 原因：CO与Hb结合形成HbCO；抑制糖酵解，氧解离曲线左移。肤粘膜颜色是樱桃红色，是HbCO的颜色。

高铁血红蛋白血症（亚硝酸盐中毒）属于血液性缺氧，原因：二价铁离子被氧化为三价铁离子，皮肤粘膜颜色是咖啡色，是三价铁离子的颜色。

氰化钾中毒属于组织性缺氧，原因是抑制氧化型细胞色素氧化酶转化为还原型细胞色素氧化酶，皮肤粘膜颜色：玫瑰红色，由于血液中的氧化型血红蛋白较多。

实验中可能出现的问题及注意事项：

1. 所有实验装置的连接必须保持通畅而且密闭，也可以在瓶口涂些凡士林时期密闭。

2. 腹腔注射位置应在左下腹，避免损伤肝脏，注射的药物剂量应准确。

3. 钠石灰必须完全干燥。

4. 氰化钾有剧毒，避免皮肤粘膜与之接触。

5. 实验完毕后，所有器械应冲洗干净。

实验思考题：

1. 小鼠在缺氧瓶中为什么会缺氧？

2. 缺氧分为几种类型，各型的原因，皮肤粘膜颜色及血氧变化的特点是什么？

实验题目：普鲁卡因对神经干的作用

实验目的：观察普鲁卡因对混合神经的作用特点。 根据大纲要求：

掌握局部麻醉药的概念及机制，熟悉其体内代谢过程，了解常用的几种局麻药的特点效果和作用。了解几种局麻方法，熟悉局麻药的毒性反应及影响局麻药作用的因素。 实验原理：

局部麻醉药普鲁卡因作用于用药局部的神经末梢，可逆性的阻断神经冲动的发生和传导。感觉神经先麻醉，运动神经后麻醉。 实验对象：蟾蜍

实验器械和药品：电子计算机、生物机能实验系统、蛙类手术器械、刺激电极、玻璃分针、棉花、蜡纸。1% 盐酸普鲁卡因溶液。

实验方法：

1. 取蟾蜍一只，腹位固定四肢于蛙板上，剪开一侧股部皮肤，可见股二头肌和股三头肌，

用玻璃分针在两块肌肉间小心剥离出坐骨神经干，在其下面穿一线，轻提起神经在其下垫一小片蜡纸，将神经与周围肌肉隔开。

2. 方形波刺激坐骨神经，找出最小刺激阈，选用适宜的刺激强度（可稍大于最小刺激阈），

观察蟾蜍对刺激的全身运动反应及该后肢的运动反应。

3. 一段棉线（或直径为1.5mm的细棉条）浸泡1%盐酸普鲁卡因溶液，包绕神经干的穿线

部位。 4. 2min后，以同样强度刺激给药上下端的神经干，观察蟾蜍全身运动反应及该后肢的运动

反应，分析所出现现象的原因。

5. 为了分辨感觉纤维与运动神经纤维何者先产生麻醉作用，隔2min以同样强度重复刺激

一次。这时反应有何变化？分析其结果。

6. 给药10min后，在以同样强度刺激棉线上下端的坐骨神经干，观察动物的反应。 实验结果：

普鲁卡因对神经干的作用

时间 （min） 0 2 4 6 8 10

近中端

肌肉运动

+ + + + - -

全身反应

+ + + + + +

肌肉运动

+ + + + + +

远中端

全身反应

+ + - - - -

“+”表示对刺激有反应 ；“-”表示对刺激无反应

实验讨论：

局部麻醉药是一类以适宜的浓度，局部应用于神经末稍或神经干后能可逆的完全的暂时的阻断神经传导有关的动作电位的药物。

低浓度的局部麻醉药能阻断感觉神经冲动的发生和传导；高浓度对神经系统任何类型的纤维（感觉神经、运动神经、植物神经）都有阻断作用。一般细的无髓鞘的神经纤维比粗纤维对局麻药作用更敏感。在局麻药的作用下，痛觉先消失，其次是冷觉、温觉、触压觉。

局麻药通过抑制钠离子内流，阻止动作电位的产生和传导，产生局麻作用。

本实验将局麻药盐酸普鲁卡因作用于混合神经——坐骨神经的局部，由于感觉神经纤维的冲动是向上（近中端）传导的，故刺激近中端时，全身反应（代表感觉）始终存在，而刺激远中端时，在2min时全身反应消失，说明此时感觉神经纤维已经被药物阻断了。运动神经纤维的冲动是向下（远中端）传导的，故刺激远中端是，肌肉运动（代表运动）始终存在，而刺激近中端时，在8min时肌肉运动消失，说明此时运动神经纤维已经被药物阻断了。 实验结论：

局部麻醉药普鲁卡因作用于用药局部的神经末梢，可逆性的阻断神经冲动的发生和传导。感觉神经先麻醉，运动神经后麻醉。

实验中可能出现的问题及注意事项：

1. 蟾蜍不捣毁脑脊髓

2. 棉线浸泡药液不易过多

实验思考题：

局麻药对混合神经作用的机制和特点是什么？