冷环境和缺氧条件下大鼠血清生化指标的改变*
作者：梅丹 徐斌 孙奎 王丽华 张巍
单位：空军医学高等专科学校，吉林 132013
关键词：环境影响；高空缺氧；低温；心功能；肾功能；肝功能
航天医学与医学工程990410摘要：目的 研究冷环境中高空缺氧对动物肝、心、肾功能的影响。方法 48只健康成熟Wistar大鼠分别在10℃和20℃条件下，模拟升空至3km或5km高度。观察大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)和磷酸肌酸激酶(CK)的活性及血清肌酐(Cr)和尿素氮(BUN)含量的改变。结果 相同环境温度条件下，在5km高度，血清LDH、AST和CK的活性，血清Cr和BUN的含量显著低于地面对照组及3km组(P<0.01或P<0.05)；而3km大鼠血清CK活性与对照组比较却显著升高(P<0.05)；20℃时上升至3km时，血清ALT活性显著低于地面对照组(P<0.01)。2.相同缺氧程度条件下，环境温度为10℃时血清LDH、ALT活性和血清Cr和BUN含量显著高于20℃时(P<0.01)；血清CK活性非常显著低于20℃时(P<0.01)。 结论 在10℃和20℃环境中，轻中度高空缺氧对动物肝、心和肾脏的功能无明显损害；而在相同缺氧环境中，与20℃环境温度比较，10℃时肝、肾功能改变明显但心功能改变较小。缺氧和低温复合环境因素暴露对心肌的作用并不是单一因素暴露的简单迭加。
, 百拇医药
中图分类号：R852.11，R852.25 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0274-03
Changes of Serum Biochemical Parameters during Hypothermia
and Hypoxia in Rats
MEI Dan,XU Bin,SUN Kui,WANG Li-hua,ZHANG Wei
Abstract：Objective To study the effects of hypothermia and hypoxia on serum biochemical parameters. Method Acute hypobaric hypoxia experiment in cold environment was carried out in 48 healthy Wistar rats to observe changes of hepatic,cardiac and renal functions. Result Hepatic,cardiac and renal functions changed non-prominently after acute hypoxia exposure under cold condition. Under hypoxic exposure of the same degree,serum lactic dehydrogenase(LDH),alanine transaminase(ALT),blood urea nitrogen(BUN) and creatinine(Cr) increased more significantly at 10℃ than those at 20℃(P<0.01)while creatine kinase(CK) decreased significantly at 10℃ than that at 20℃. Conclusion After acute hypoxia in cold environment,the changes in cardiac function did not simplely equal to the changes by cold environment plus changes by acute hypoxia.
, 百拇医药
Key words:environment effects;altitude hypoxia;hypothermia;heart function;renal function;hepatic function
Address reprint requests to：MEI Dan.Air Force of Medical College,Jilin 132013,China
低温环境可以降低机体对缺氧的耐力，在某些方面低温与缺氧有交互叠加作用[1]。在冷环境中，随着上升高度的增加，人和动物体核心温度下降[2]，将会影响到机体的工作能力；临床上也采用预冷或人工诱致低体温的治疗方案以防止某些手术需要暂时阻断血流时所产生缺氧的不良后果。然而由缺氧和低温复合因素导致的体温下降是否会影响机体的肝、心及肾功能目前未见报道。本文观察了10℃和20℃条件下，大鼠模拟升空至3km或5km高度，血清中反映肝、肾、心功能的生化指标的改变，以研究低温和高空缺氧复合因素对动物肝、肾和心功能的影响。
, 百拇医药
方 法
实验动物 Wistar大鼠48只，雄性，体重170～210g。按重量配对分成地面、3.0km及5.0km三个高度,每个高度又分为10℃和20℃两组，故共分六组，每组8只大鼠。
实验程序 实验于每日上午进行。将动物置于自制温控低压舱内，温度分别调节在10.0±0.1℃或20.0±0.1℃。在一定温度条件下，以30m/s速度上升到预定高度停留1h后，以30m/s速度降至地面。对照组在10.0±0.1℃或20.0±0.1℃地面环境下放置1h。实验完毕立即以20%乌拉坦麻醉，腹腔抽取动脉血，离心分离血清。
大鼠血清生化指标的测定 在全自动生化分析仪(美国CIBA-CORNING560型)上检测乳酸脱氢酶(LDH)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、磷酸肌酸激酶(CK)、尿素氮(BUN)和肌酐含量(试剂盒由上海长征医学科学有限公司提供)。
, 百拇医药
统计学处理 数据以均数±标准差(
±s)表示。采用随机单位组方差分析和配对t检验差异的显著性评价。
结 果
各组血清LDH、ALT、AST和CK的含量 10℃和20℃环境中，5km组大鼠血清LDH和AST活性显著低于地面对照和3km组(P<0.01或P<0.05，见表1和表2)；而3km大鼠血清CK活性与对照组比较却显著升高(P<0.05，见表1和表2)，5km组CK活性显著低于地面对照或3km组(P<0.01或P<0.05)；20℃环境3km组血清ALT水平与地面对照组相比显著减低(P<0.01,见表2)。同高度不同温度条件下比较：血CK活性在20℃条件下皆非常显著高于10℃(P<0.01)；ALT活性在10℃(地面、3km、5km)显著高于20℃，5km LDH活性10℃显著高于20℃。
, http://www.100md.com 表1 10℃条件下各组血清生化指标的改变(±s,U/L)
Table 1 Serum content of LDH,AST,ALT and CK in rats at 10℃(±s,U/L) 模拟高度
(simulated altitude)(km)
LDH
ALT
AST
CK
地面(ground)
, 百拇医药
1266.75±341.17
42.25±2.28
157.92±20.80
872.00±187.96
3.0
1284.00±393.44
43.22±5.04
153.75±24.02
1029.50±275.74*
5.0
1021.87±222.41*#
, 百拇医药
41.91±8.41
138.14±21.70*#
666.87±228.82*#
注：*P<0.01，与地面对照组比较，#P<0.01，与3 km 组比较
Note:*P<0.01，as compared with control,#P<0.01,as compared with 3 km group表2 20℃ 各组血清生化指标的改变(±s,U/L)
Table 2 Serum content of LDH,AST,ALT and CK in rats at 20℃(±s,U/L) 模拟高度
, 百拇医药
(simulated altitude)(km)
LDH
ALT
AST
CK
地面(ground)
1371.37±174.84
34.12±9.58
167.81±25.77
1170.62±189.24
3.0
1373.12±155.05
, http://www.100md.com
29.74±8.17*
172.32±24.92
1219.50±281.71
5.0
652.62±84.50*#
33.11±10.79@
129.74±26.61&@
1094.37±354.80@
注：*P<0.01，与地面组比较,&P<0.05，与地面组比较,#P<0.01,与 3 km组比较,@P<0.05,与3 km组比较
, http://www.100md.com
Note:*P<0.01,as compared with control;&P<0.05,as compared with control;#P<0.01,as compared with 3 km group;@P<0.05,as compared with 3 km group 各组血清尿素氮和肌酐含量的改变 相同温度环境比较，10℃和20℃条件下5km组大鼠血清BUN和Cr水平皆显著低于地面对照组(P<0.01)。相同高度(地面、3km、5km)比较：20℃大鼠血清BUN和Cr水平非常显著低于相同高度10℃组(P<0.01),见表3。
表3 各组血清尿素氮和肌酐含量的改变(±s,mmol/L)
Table 3 Serum content of BUN and Cr in rats(±s,mmol/L) 模拟高度
, 百拇医药
(simulated altitude)(km)
BUN
Cr
10℃
20℃
10℃
20℃
地面(ground)
8.19±1.47
6.51±0.91
55.67±7.37
44.01±7.67
, 百拇医药
3.0km
7.84±0.38
5.76±0.52*
47.37±6.28*
41.57±5.22
5.0km
7.42±0.65*#
5.73±0.51*
43.95±9.12*
35.85±4.10*#
, 百拇医药
注：*P<0.01，与地面对照组比较，#PP<0.01，与3 km组比较
Note:*P<0.01,as compared with control;#P<0.01,as compared with 3 km group讨 论
急性缺氧后肝功能改变明显，LDH和ALT升高十分显著。有研究认为，LDH和ALT是反应肝细胞变性和坏死的酶系[3]。当肝细胞受到多种理化因子损害时，LDH与ALT即可从肝细胞中逸漏出来，故这些酶又称为逸漏酶系。而本实验显示在环境温度为10℃或20℃的条件下，低压舱模拟上升致5km大鼠血LDH活性显著低于3km和地面对照组；20℃条件下模拟上升致3km大鼠血清ALT活性显著低于20℃地面对照组。说明在冷环境中，低压缺氧对肝功能没有损害反而有保护作用。可能是冷环境中，机体物质代谢降低，对氧的需要量减少，细胞膜稳定性增加，使逸漏酶系进入血清减少。此外，在相同高度条件下(地面、3km、5km)血ALT活性在10℃条件下显著高于20℃，5km血LDH活性10℃显著高于20℃。说明无论在常压或低压缺氧条件下，由于10℃条件下大鼠体核心温度降低[2]，动物内脏血流量减少，环境温度10℃肝功能的变化程度大于20℃时。可以推测，随着缺氧时间的延长，低温可能会损害肝功能。
, 百拇医药
肌酸激酶(CK)是细胞内酶，广泛分布于脊椎动物组织中，尤以骨骼肌、心肌等组织含量最高。冷冻可致细胞膜损伤、细胞破坏，CK渗漏至细胞外，使血清CK活性增高。因此血清CK水平可用于评价冷损伤的严重程度[4]。本文显示无论在地面、3km、5km条件下，大鼠血清CK活性在20℃显著高于10℃；提示动物在非冷冻但低于最适环境温度的条件下，缺氧对血CK含量影响较小，而环境温度对血CK含量影响较大，考虑到可能是冷环境下骨骼肌产热活动增强所至；另外低温对心肌有保护作用。相同温度条件下比较，10℃3km组大鼠血清CK水平显著高于地面(P<0.01)，20℃ 3km组血CK水平高于地面，但无统计学意义。表明在温度相同的条件下，轻度高空缺氧(3km)暴露后心肌、骨胳肌细胞膜对酶的通透性选择性地增加，血清CK活性显著升高；而中度高空缺氧(5km)血清CK水平并不继续升高。这说明缺氧和低温复合环境因素暴露的作用并不是单一因素暴露的简单迭加。
血清肌酐和尿素氮含量的高低可以反应肾实质损害情况和体内蛋白质分解代谢的强弱[5]。本实验显示在冷环境中相同温度条件下随着缺氧程度的增强，血清肌酐和尿素氮含量显著降低；而相同缺氧程度条件下，20℃血清肌酐和尿素氮含量显著低于10℃组。表明在10℃和20℃环境中，轻中度缺氧并不加重肾功能的损害；无论缺氧与否，冷环境对机体的影响程度10℃大于20℃。
, http://www.100md.com
本实验显示：在冷环境中，轻中度高空缺氧对动物肝、心和肾脏的功能无明显损害；而在相同缺氧环境中，10℃对肝脏和肾脏的影响大于20℃，10℃轻度缺氧明显影响心功能；缺氧和冷环境复合环境因素暴露对心肌的作用并不是单一因素暴露的简单的复合作用。
*基金项目：空军95医药卫生科研重点课题(A17)
参考文献
[1]庞 诚.低温与缺氧[J].航天医学与医学工程，1992,5(1)：61～66
[2]Robertshaw D.Hypoxia and cold exposure[M].In:Sutton JR et al.eds Hypoxia and cold,New York:Praeger Publishers,1987:52
[3]郝唯蔚，杨晔，俞启福等.急性低压缺氧对肝组织脂质过氧化及肝功能的影响[J].中华航空医学杂志，1995,4(3):135～137
[4]刘嘉瀛，张智勇，杨增仁等.冷冻和缺氧对大鼠血清肌酸激酶活性的影响[J].航天医学与医学工程，1996,9(4):291～294
[5]戚仁铎主编.诊断学[M].第4版，北京：人民卫生出版社,1996:396～397
收稿日期：1998-10-06, http://www.100md.com
单位：空军医学高等专科学校，吉林 132013
关键词：环境影响；高空缺氧；低温；心功能；肾功能；肝功能
航天医学与医学工程990410摘要：目的 研究冷环境中高空缺氧对动物肝、心、肾功能的影响。方法 48只健康成熟Wistar大鼠分别在10℃和20℃条件下，模拟升空至3km或5km高度。观察大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)和磷酸肌酸激酶(CK)的活性及血清肌酐(Cr)和尿素氮(BUN)含量的改变。结果 相同环境温度条件下，在5km高度，血清LDH、AST和CK的活性，血清Cr和BUN的含量显著低于地面对照组及3km组(P<0.01或P<0.05)；而3km大鼠血清CK活性与对照组比较却显著升高(P<0.05)；20℃时上升至3km时，血清ALT活性显著低于地面对照组(P<0.01)。2.相同缺氧程度条件下，环境温度为10℃时血清LDH、ALT活性和血清Cr和BUN含量显著高于20℃时(P<0.01)；血清CK活性非常显著低于20℃时(P<0.01)。 结论 在10℃和20℃环境中，轻中度高空缺氧对动物肝、心和肾脏的功能无明显损害；而在相同缺氧环境中，与20℃环境温度比较，10℃时肝、肾功能改变明显但心功能改变较小。缺氧和低温复合环境因素暴露对心肌的作用并不是单一因素暴露的简单迭加。
, 百拇医药
中图分类号：R852.11，R852.25 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0274-03
Changes of Serum Biochemical Parameters during Hypothermia
and Hypoxia in Rats
MEI Dan,XU Bin,SUN Kui,WANG Li-hua,ZHANG Wei
Abstract：Objective To study the effects of hypothermia and hypoxia on serum biochemical parameters. Method Acute hypobaric hypoxia experiment in cold environment was carried out in 48 healthy Wistar rats to observe changes of hepatic,cardiac and renal functions. Result Hepatic,cardiac and renal functions changed non-prominently after acute hypoxia exposure under cold condition. Under hypoxic exposure of the same degree,serum lactic dehydrogenase(LDH),alanine transaminase(ALT),blood urea nitrogen(BUN) and creatinine(Cr) increased more significantly at 10℃ than those at 20℃(P<0.01)while creatine kinase(CK) decreased significantly at 10℃ than that at 20℃. Conclusion After acute hypoxia in cold environment,the changes in cardiac function did not simplely equal to the changes by cold environment plus changes by acute hypoxia.
, 百拇医药
Key words:environment effects;altitude hypoxia;hypothermia;heart function;renal function;hepatic function
Address reprint requests to：MEI Dan.Air Force of Medical College,Jilin 132013,China
低温环境可以降低机体对缺氧的耐力，在某些方面低温与缺氧有交互叠加作用[1]。在冷环境中，随着上升高度的增加，人和动物体核心温度下降[2]，将会影响到机体的工作能力；临床上也采用预冷或人工诱致低体温的治疗方案以防止某些手术需要暂时阻断血流时所产生缺氧的不良后果。然而由缺氧和低温复合因素导致的体温下降是否会影响机体的肝、心及肾功能目前未见报道。本文观察了10℃和20℃条件下，大鼠模拟升空至3km或5km高度，血清中反映肝、肾、心功能的生化指标的改变，以研究低温和高空缺氧复合因素对动物肝、肾和心功能的影响。
, 百拇医药
方 法
实验动物 Wistar大鼠48只，雄性，体重170～210g。按重量配对分成地面、3.0km及5.0km三个高度,每个高度又分为10℃和20℃两组，故共分六组，每组8只大鼠。
实验程序 实验于每日上午进行。将动物置于自制温控低压舱内，温度分别调节在10.0±0.1℃或20.0±0.1℃。在一定温度条件下，以30m/s速度上升到预定高度停留1h后，以30m/s速度降至地面。对照组在10.0±0.1℃或20.0±0.1℃地面环境下放置1h。实验完毕立即以20%乌拉坦麻醉，腹腔抽取动脉血，离心分离血清。
大鼠血清生化指标的测定 在全自动生化分析仪(美国CIBA-CORNING560型)上检测乳酸脱氢酶(LDH)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、磷酸肌酸激酶(CK)、尿素氮(BUN)和肌酐含量(试剂盒由上海长征医学科学有限公司提供)。
, 百拇医药
统计学处理 数据以均数±标准差(
±s)表示。采用随机单位组方差分析和配对t检验差异的显著性评价。结 果
各组血清LDH、ALT、AST和CK的含量 10℃和20℃环境中，5km组大鼠血清LDH和AST活性显著低于地面对照和3km组(P<0.01或P<0.05，见表1和表2)；而3km大鼠血清CK活性与对照组比较却显著升高(P<0.05，见表1和表2)，5km组CK活性显著低于地面对照或3km组(P<0.01或P<0.05)；20℃环境3km组血清ALT水平与地面对照组相比显著减低(P<0.01,见表2)。同高度不同温度条件下比较：血CK活性在20℃条件下皆非常显著高于10℃(P<0.01)；ALT活性在10℃(地面、3km、5km)显著高于20℃，5km LDH活性10℃显著高于20℃。
, http://www.100md.com 表1 10℃条件下各组血清生化指标的改变(
±s,U/L)Table 1 Serum content of LDH,AST,ALT and CK in rats at 10℃(
±s,U/L) 模拟高度(simulated altitude)(km)
LDH
ALT
AST
CK
地面(ground)
, 百拇医药
1266.75±341.17
42.25±2.28
157.92±20.80
872.00±187.96
3.0
1284.00±393.44
43.22±5.04
153.75±24.02
1029.50±275.74*
5.0
1021.87±222.41*#
, 百拇医药
41.91±8.41
138.14±21.70*#
666.87±228.82*#
注：*P<0.01，与地面对照组比较，#P<0.01，与3 km 组比较
Note:*P<0.01，as compared with control,#P<0.01,as compared with 3 km group表2 20℃ 各组血清生化指标的改变(
±s,U/L)Table 2 Serum content of LDH,AST,ALT and CK in rats at 20℃(
±s,U/L) 模拟高度, 百拇医药
(simulated altitude)(km)
LDH
ALT
AST
CK
地面(ground)
1371.37±174.84
34.12±9.58
167.81±25.77
1170.62±189.24
3.0
1373.12±155.05
, http://www.100md.com
29.74±8.17*
172.32±24.92
1219.50±281.71
5.0
652.62±84.50*#
33.11±10.79@
129.74±26.61&@
1094.37±354.80@
注：*P<0.01，与地面组比较,&P<0.05，与地面组比较,#P<0.01,与 3 km组比较,@P<0.05,与3 km组比较
, http://www.100md.com
Note:*P<0.01,as compared with control;&P<0.05,as compared with control;#P<0.01,as compared with 3 km group;@P<0.05,as compared with 3 km group 各组血清尿素氮和肌酐含量的改变 相同温度环境比较，10℃和20℃条件下5km组大鼠血清BUN和Cr水平皆显著低于地面对照组(P<0.01)。相同高度(地面、3km、5km)比较：20℃大鼠血清BUN和Cr水平非常显著低于相同高度10℃组(P<0.01),见表3。
表3 各组血清尿素氮和肌酐含量的改变(
±s,mmol/L)Table 3 Serum content of BUN and Cr in rats(
±s,mmol/L) 模拟高度, 百拇医药
(simulated altitude)(km)
BUN
Cr
10℃
20℃
10℃
20℃
地面(ground)
8.19±1.47
6.51±0.91
55.67±7.37
44.01±7.67
, 百拇医药
3.0km
7.84±0.38
5.76±0.52*
47.37±6.28*
41.57±5.22
5.0km
7.42±0.65*#
5.73±0.51*
43.95±9.12*
35.85±4.10*#
, 百拇医药
注：*P<0.01，与地面对照组比较，#PP<0.01，与3 km组比较
Note:*P<0.01,as compared with control;#P<0.01,as compared with 3 km group讨 论
急性缺氧后肝功能改变明显，LDH和ALT升高十分显著。有研究认为，LDH和ALT是反应肝细胞变性和坏死的酶系[3]。当肝细胞受到多种理化因子损害时，LDH与ALT即可从肝细胞中逸漏出来，故这些酶又称为逸漏酶系。而本实验显示在环境温度为10℃或20℃的条件下，低压舱模拟上升致5km大鼠血LDH活性显著低于3km和地面对照组；20℃条件下模拟上升致3km大鼠血清ALT活性显著低于20℃地面对照组。说明在冷环境中，低压缺氧对肝功能没有损害反而有保护作用。可能是冷环境中，机体物质代谢降低，对氧的需要量减少，细胞膜稳定性增加，使逸漏酶系进入血清减少。此外，在相同高度条件下(地面、3km、5km)血ALT活性在10℃条件下显著高于20℃，5km血LDH活性10℃显著高于20℃。说明无论在常压或低压缺氧条件下，由于10℃条件下大鼠体核心温度降低[2]，动物内脏血流量减少，环境温度10℃肝功能的变化程度大于20℃时。可以推测，随着缺氧时间的延长，低温可能会损害肝功能。
, 百拇医药
肌酸激酶(CK)是细胞内酶，广泛分布于脊椎动物组织中，尤以骨骼肌、心肌等组织含量最高。冷冻可致细胞膜损伤、细胞破坏，CK渗漏至细胞外，使血清CK活性增高。因此血清CK水平可用于评价冷损伤的严重程度[4]。本文显示无论在地面、3km、5km条件下，大鼠血清CK活性在20℃显著高于10℃；提示动物在非冷冻但低于最适环境温度的条件下，缺氧对血CK含量影响较小，而环境温度对血CK含量影响较大，考虑到可能是冷环境下骨骼肌产热活动增强所至；另外低温对心肌有保护作用。相同温度条件下比较，10℃3km组大鼠血清CK水平显著高于地面(P<0.01)，20℃ 3km组血CK水平高于地面，但无统计学意义。表明在温度相同的条件下，轻度高空缺氧(3km)暴露后心肌、骨胳肌细胞膜对酶的通透性选择性地增加，血清CK活性显著升高；而中度高空缺氧(5km)血清CK水平并不继续升高。这说明缺氧和低温复合环境因素暴露的作用并不是单一因素暴露的简单迭加。
血清肌酐和尿素氮含量的高低可以反应肾实质损害情况和体内蛋白质分解代谢的强弱[5]。本实验显示在冷环境中相同温度条件下随着缺氧程度的增强，血清肌酐和尿素氮含量显著降低；而相同缺氧程度条件下，20℃血清肌酐和尿素氮含量显著低于10℃组。表明在10℃和20℃环境中，轻中度缺氧并不加重肾功能的损害；无论缺氧与否，冷环境对机体的影响程度10℃大于20℃。
, http://www.100md.com
本实验显示：在冷环境中，轻中度高空缺氧对动物肝、心和肾脏的功能无明显损害；而在相同缺氧环境中，10℃对肝脏和肾脏的影响大于20℃，10℃轻度缺氧明显影响心功能；缺氧和冷环境复合环境因素暴露对心肌的作用并不是单一因素暴露的简单的复合作用。
*基金项目：空军95医药卫生科研重点课题(A17)
参考文献
[1]庞 诚.低温与缺氧[J].航天医学与医学工程，1992,5(1)：61～66
[2]Robertshaw D.Hypoxia and cold exposure[M].In:Sutton JR et al.eds Hypoxia and cold,New York:Praeger Publishers,1987:52
[3]郝唯蔚，杨晔，俞启福等.急性低压缺氧对肝组织脂质过氧化及肝功能的影响[J].中华航空医学杂志，1995,4(3):135～137
[4]刘嘉瀛，张智勇，杨增仁等.冷冻和缺氧对大鼠血清肌酸激酶活性的影响[J].航天医学与医学工程，1996,9(4):291～294
[5]戚仁铎主编.诊断学[M].第4版，北京：人民卫生出版社,1996:396～397
收稿日期：1998-10-06, http://www.100md.com