急性低氧暴露小鼠外周血代谢组变化分析
小鼠的缺氧实验报告
小鼠的缺氧实验报告实验报告：小鼠的缺氧实验一、实验目的本次实验旨在研究小鼠在缺氧状态下的生理变化及其对身体的影响。
二、实验材料和方法1. 实验材料：- 实验用小鼠100只，雌雄不限，体重20-30g；- 气密实验箱一台、氧气计一台；- 死亡小鼠计数器一台；- 药物注射器、注射器针头、生理盐水等。
2. 实验方法：(1) 实验用小鼠随机分为四组，每组25只。
(2) 一组为正常对照组，另三组分别为缺氧组，缺氧+对照药组和缺氧+实验药组。
(3) 实验用小鼠放置于气密实验箱内，实验开始时给予缺氧气体（氧气浓度<10%），缺氧持续60分钟。
(4) 对照组仅给予常规生理盐水（0.9%NaCl），另外两组分别注射对照药和实验药。
(5) 观察小鼠在缺氧状态下的生理变化，如呼吸率、心率、体温等，测定血氧含量。
(6) 实验结束后记录存活率和死亡小鼠数量。
三、实验结果（1）生理变化：在缺氧状态下，实验用小鼠呼吸加快、心率加快、体温下降。
观察到缺氧组小鼠表现出明显的缺氧症状，如昏迷、翻滚、抽搐等，对照组和实验药组中未观察到明显症状。
（2）血氧含量：实验前进入气密实验箱的小鼠血氧含量正常（95%以上），缺氧60分钟后缺氧组小鼠的血氧含量下降至50%以下，其他两组的血氧含量有所下降但未出现缺氧症状。
（3）存活率：缺氧组小鼠存活率仅为20%，对照组和实验药组存活率分别为80%和60%。
四、实验分析通过本次实验，我们发现小鼠在缺氧状态下会出现生理变化以及严重的缺氧症状，同时血氧含量也会明显下降。
对照组和实验药组中未出现明显症状的小鼠存活率高于缺氧组，说明药物可以缓解缺氧引起的损伤。
五、结论小鼠在缺氧状态下会出现严重的生理变化和缺氧症状，引起死亡风险较高。
对照药和实验药可以缓解这种状况，提高小鼠的存活率，为缺氧症状的治疗提供了一定的参考。
六、参考文献1. 刘建民. 缺氧再灌注损伤的中药防治机制与研究方法[M].科学出版社, 2005.2. Ohta Y, Kitamura N, Okamoto Y, et al. Exercise training interventions for patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. J Phys Ther Sci, 2015, 27(10): 3213-9.3. Weir J, Wilcox J, Albert-Rosenberg R, et al. Rapid estimation of decreased arterial oxygen saturation during hypoxia[J]. Respir Artifial Organs, 2017, 40(2): 126-30.4. Xie H, Su W, Xie J, et al. Effect of hOx1r-rscFv-adriamycin fusion protein on the prevention of hypoxia-induced apoptosis in H9c2 cells[J]. J Cardiovasc Thorac Res, 2014, 6(1): 31-7.。
小鼠缺氧实验指导
实验三实验性缺氧【实验目的】1.掌握各型〔低张性和血液性〕缺氧动物模型复制的方法，了解缺氧的分类。
2.观察不同类型缺氧时机体的变化〔活动状况、呼吸、粘膜及肝脏的颜色〕及存活时间；观察不同年龄和中枢兴奋状态对机体缺氧耐受性的影响，理解条件因素在缺氧发病中的重要性。
掌握各型缺氧的发生机制及特点。
了解常见血液性缺氧的解救措施。
【实验原理】导致低张性缺氧最常见的原因包括吸入气氧分压过低和外呼吸功能障碍。
本实验将小鼠放置于参加钠石灰的密闭广口瓶内，随着小鼠的呼吸消耗，广口瓶中氧气含量逐渐降低，模拟外环境氧分压过低引起的低张性缺氧。
观察低张性缺氧时机体的变化〔活动状况、呼吸、粘膜及肝脏的颜色〕及存活时间。
影响机体对缺氧耐受性的因素很多，除缺氧时间、速度、类型和程度外，还与缺氧时中枢功能状态和年龄等因素有关。
本实验通过应用药物改变小鼠的中枢兴奋状态及选择不同年龄的小鼠，观察不同条件下低张性缺氧小鼠的活动状况和存活时间。
血液性缺氧是由于血红蛋白的数量减少或性质改变从而降低血液携氧能力或血红蛋白结合的氧不易释出所引起的缺氧。
本实验将复制两种常见血液性缺氧模型：一氧化碳中毒和亚硝酸盐中毒引起的血液性缺氧。
一氧化碳可与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白而失去结合氧的能力，从而导致血液携氧能力降低而引起机体缺氧。
亚硝酸钠是强氧化剂，可使血红蛋白分子内二价Fe2+氧化成为三价Fe3+而形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白同样失去携氧能力而引起血液性缺氧。
【实验对象】成年小鼠〔性别、年龄、体重近似、雌雄不拘〕、新生小鼠【实验药品和器材】3.75%尼可刹米、0.25%氯丙嗪、生理盐水、钠石灰、5%亚硝酸钠、1%亚甲兰、浓硫酸、草酸。
缺氧瓶带气压平衡装置、耗氧量测定装置〔图1〕、1ml注射器、5ml注射器、电子天平、纱布、滤纸、眼科剪、眼科镊、小烧杯、酒精灯、火柴、CO发生装置〔图2〕、气囊袋。
(1)【实验步骤】(2)低张性缺氧(3)1〕取体重接近的成年小鼠2只，称重后分别放入盛有钠石灰〔大约4~5g，以双层纱布包裹〕的两个缺氧瓶〔A瓶和B瓶〕中，A瓶不盖胶塞，暴露于空气中，B瓶用胶塞塞紧瓶口。
小鼠缺氧病理实验报告
一、实验目的1. 复制小鼠缺氧模型，了解缺氧对机体的影响。
2. 观察缺氧对呼吸系统、中枢神经系统及血液的影响。
3. 分析影响缺氧耐受性的因素。
二、实验原理缺氧是指机体在供氧不足的情况下，组织细胞无法获得足够的氧气进行代谢，导致能量代谢障碍，引起一系列生理和病理变化。
本实验通过模拟不同类型的缺氧，观察缺氧对小鼠的影响，以期为临床治疗缺氧相关疾病提供理论依据。
三、实验材料1. 实验动物：健康小白鼠10只，体重20-25克。
2. 实验仪器：缺氧箱、呼吸机、显微镜、离心机、电子天平等。
3. 实验试剂：生理盐水、亚硝酸钠、氰化钾、钠石灰等。
四、实验方法1. 缺氧模型制备（1）低张性缺氧：将小白鼠放入缺氧箱中，箱内氧气浓度控制在5%以下，持续30分钟。
（2）一氧化碳中毒性缺氧：将小白鼠放入一氧化碳发生装置中，持续吸入一氧化碳30分钟。
（3）氰化钾中毒性缺氧：将小白鼠腹腔注射氰化钾50mg/kg，观察动物中毒症状。
2. 实验分组将小白鼠随机分为五组：对照组、低张性缺氧组、一氧化碳中毒性缺氧组、氰化钾中毒性缺氧组和钠石灰组。
3. 指标检测（1）呼吸频率：观察并记录实验前后小鼠的呼吸频率。
（2）中枢神经系统功能：观察并记录小鼠的行为变化，如兴奋、抑制、抽搐等。
（3）血液指标：检测小鼠血红蛋白、血氧饱和度等指标。
（4）组织学观察：取小鼠脑组织、肺组织等，进行光镜和电镜观察。
五、实验结果1. 低张性缺氧组（1）呼吸频率明显下降，表现为呼吸困难。
（2）中枢神经系统功能受到影响，出现兴奋、抑制等症状。
（3）血红蛋白和血氧饱和度明显降低。
（4）组织学观察：脑组织出现水肿、神经元变性等。
2. 一氧化碳中毒性缺氧组（1）呼吸频率明显下降，出现紫绀。
（2）中枢神经系统功能受到影响，出现昏迷、抽搐等症状。
（3）血红蛋白和血氧饱和度明显降低。
（4）组织学观察：肺组织出现水肿、肺泡出血等。
3. 氰化钾中毒性缺氧组（1）呼吸频率明显下降，出现紫绀。
动物缺氧实验报告
动物缺氧实验报告摘要：本次实验旨在研究动物缺氧的症状和影响。
通过将实验鼠暴露在缺氧环境下，记录其行为和身体反应，同时对缺氧程度和时间进行控制。
实验结果发现，缺氧对动物会产生明显的影响，包括神经系统、呼吸系统、心血管系统等多个方面。
方法与材料：本实验使用雌性小鼠共30只，年龄8-10周，体重20-25克。
将它们随机分为3组，每组10只。
第一组作为正常对照组，放入常规大气环境下。
第二组放入氧气浓度为16%的封闭环境下，以模拟高原缺氧环境。
第三组放入氧气浓度为10%的封闭环境下，以模拟真空舱控制环境。
每组动物饮食温度均一，随时测量体温。
实验期间，记录动物的生命体征，观察和记录活动、呼吸和水平反应的变化。
测量血氧的饱和度和血压数据。
结果：结果表明，在缺氧环境下，动物的呼吸急促，心率加快，行动不协调，出现一定的症状。
气体分析结果显示，封闭环境下的动物缺氧程度显著高于对照组。
在氧浓度降低至10%时，动物的生理反应也随之增强。
观察及测量结果表明，动物的血氧饱和度和血压下降，同时体温有所上升。
讨论和结论：动物的神经、呼吸和心血管系统等多个方面均受到了短期缺氧的影响。
根据实验数据可以发现，缺氧环境下动物的体温有所上升，可能是因为身体自身调节机制失调，酸碱平衡紊乱等原因所致。
此外，这些实验结果对于深入研究高原缺氧和航天控制下动物生态病理变化及相关心理生理反应具有一定的参考意义。
在这个实验中，我们了解到缺氧对动物所产生的影响和症状，还需要进一步的研究和分析，同时，我们也要重视动物的福利保护，确保动物实验的合法、合规性。
以上是本次实验的报告内容，谢谢您的耐心阅读。
小鼠血气实验报告
一、实验背景血气分析是临床医学中常用的一种检测手段，可以反映机体氧合、酸碱平衡和电解质状态等重要生理指标。
小鼠作为实验动物，在生理学、病理学等领域具有广泛的应用。
本研究旨在通过实验方法，对小鼠血气指标进行检测，为临床诊断和科学研究提供参考。
二、实验目的1. 掌握小鼠血气检测的基本操作方法；2. 分析小鼠血气指标的变化规律，为临床诊断和科学研究提供依据；3. 探讨影响小鼠血气指标的因素，为实验研究提供参考。
三、实验材料与仪器1. 实验动物：昆明小鼠10只，体重20-25g；2. 仪器：血气分析仪、电子天平、微量注射器、采血管、麻醉机、手术器械等；3. 试剂：肝素钠、生理盐水、麻醉剂等。
四、实验方法1. 麻醉：采用戊巴比妥钠麻醉，剂量为50mg/kg体重；2. 采血：麻醉成功后，固定小鼠，用微量注射器从小鼠耳静脉采血0.5ml；3. 血气分析：将采集到的血液样本放入肝素钠抗凝管中，立即进行血气分析；4. 数据处理：将血气分析结果进行统计分析，比较不同组别小鼠血气指标的变化。
五、实验结果1. 血氧分压（PaO2）：实验组小鼠PaO2明显低于对照组（P<0.05），说明实验组小鼠存在一定程度的缺氧；2. 血二氧化碳分压（PaCO2）：实验组小鼠PaCO2明显高于对照组（P<0.05），说明实验组小鼠存在一定程度的二氧化碳潴留；3. pH值：实验组小鼠pH值明显低于对照组（P<0.05），说明实验组小鼠存在酸中毒；4. 氢离子浓度（[H+]）：实验组小鼠[H+]明显高于对照组（P<0.05），进一步证实实验组小鼠存在酸中毒。
六、实验讨论1. 实验结果表明，实验组小鼠血气指标发生明显变化，可能与实验操作有关。
在麻醉、采血等过程中，可能导致小鼠呼吸、循环功能受到影响，从而引起血气指标的变化；2. 实验结果提示，小鼠血气指标的变化与实验动物的生理状态密切相关。
在临床诊断和科学研究过程中，应充分考虑实验动物的生理特点，避免因操作不当导致实验结果的偏差；3. 本实验为小鼠血气检测提供了参考方法，有助于临床诊断和科学研究。
小鼠缺氧机能实验报告
小鼠缺氧机能实验报告实验背景：缺氧是指机体缺乏氧气的状态，如果缺氧时间过长或缺氧程度太严重，可导致多种疾病和器官功能受损。
为了研究机体在缺氧环境中的生理和病理变化，本实验选用小鼠作为研究对象，通过模拟缺氧环境，观察小鼠的机能表现并分析其影响因素。
实验设计：本次实验选用100只健康的C57BL/6小鼠，随机分为实验组和对照组，每组各50只。
实验组在模拟缺氧环境中进行实验，对照组则正常供氧。
实验时间为24小时，实验操作过程中对小鼠进行了体温、血氧饱和度、心率和呼吸频率的监测。
实验结束后，通过解剖小鼠，分析其动脉和静脉的血液含氧量，同时观察主要器官的形态、大小和结构变化。
实验结果：在模拟缺氧环境的实验组中，小鼠的体温下降了1℃左右，血氧饱和度下降了10%左右，心率和呼吸频率则明显增加。
对比实验组和对照组的血液含氧量，实验组明显低于对照组。
在肺部、心脏、肝脏、脑等主要器官方面，实验组与对照组相比，大小和结构变化均有不同程度的异常。
实验结论：通过对小鼠缺氧机能实验的分析，我们得出以下结论：1.缺氧对小鼠的生理机能造成了较大影响，出现了体温下降、血氧饱和度下降、心率和呼吸频率增加等问题。
2.缺氧环境导致小鼠的身体器官受到不同程度的损伤和影响，对主要器官造成了形态、大小和结构上的变化。
3.小鼠对于缺氧环境的适应能力较弱，需要更多的关注和保护。
实验展望：本实验的结果对于研究机体在缺氧状态下的生理和病理变化具有重要意义，为进一步深入研究和探索提供了基础。
未来可以进一步地开展小鼠缺氧环境下的长期生存和生理表现研究，探究其对机体的影响和适应机制，为现代医学研究提供参考和基础。
小鼠缺氧实验实验报告
小鼠缺氧实验实验报告一、实验目的1、观察不同类型缺氧对小鼠的影响，了解缺氧的分类和特点。
2、掌握测定小鼠耗氧量和存活时间的方法，分析缺氧的机制。
二、实验原理当组织得不到充足的氧气供应或者不能充分利用氧气时，会发生缺氧。
缺氧分为低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧和组织性缺氧四种类型。
本实验通过不同的方法建立相应的缺氧模型，观察小鼠在缺氧状态下的行为表现、存活时间以及生理指标的变化，以探讨缺氧的发生机制和特点。
三、实验材料1、实验动物：健康小鼠若干只。
2、实验器材：广口瓶、测氧仪、钠石灰、一氧化碳发生装置、亚硝酸钠溶液、注射器等。
3、实验药品：生理盐水。
四、实验方法1、低张性缺氧模型的建立取两只小鼠，分别放入容积相等的广口瓶中，其中一个广口瓶瓶口密封，瓶内放置适量钠石灰以吸收二氧化碳，造成低张性缺氧环境；另一个广口瓶瓶口敞开，作为正常对照。
观察并记录小鼠的行为表现和存活时间。
2、血液性缺氧模型的建立取两只小鼠，一只腹腔注射亚硝酸钠溶液，造成高铁血红蛋白血症，引起血液性缺氧；另一只腹腔注射等量生理盐水作为对照。
观察并记录小鼠的行为表现和存活时间。
3、循环性缺氧模型的建立取两只小鼠，一只用丝线结扎其单侧颈动脉，造成脑循环障碍，引起循环性缺氧；另一只作为对照，不进行任何处理。
观察并记录小鼠的行为表现和存活时间。
4、组织性缺氧模型的建立取两只小鼠，一只放入充满一氧化碳的广口瓶中，造成组织性缺氧；另一只放入充满空气的广口瓶中作为对照。
观察并记录小鼠的行为表现和存活时间。
五、实验结果1、低张性缺氧缺氧组小鼠出现呼吸加深加快、活动减少、口唇发绀等症状，存活时间明显缩短。
正常对照组小鼠活动正常，存活时间较长。
2、血液性缺氧注射亚硝酸钠溶液的小鼠出现皮肤黏膜青紫、呼吸困难等症状，存活时间较对照组缩短。
3、循环性缺氧结扎单侧颈动脉的小鼠出现偏瘫、抽搐等症状，存活时间较对照组明显缩短。
4、组织性缺氧暴露于一氧化碳环境中的小鼠迅速出现昏迷、抽搐，存活时间极短。
小鼠缺氧实验知识点总结
小鼠缺氧实验知识点总结一、实验概述小鼠是一种常见的实验动物，被广泛应用于科研领域中。
缺氧实验是指将小鼠暴露在缺氧环境下，观察其生理和行为变化，以研究缺氧对生物体的影响。
缺氧实验对人类疾病的治疗和预防具有重要的指导意义。
二、缺氧的定义和机制缺氧是指组织和细胞缺乏足够的氧气供应。
生物体在进行呼吸作用时，需要通过呼吸器官吸入含氧的空气，将氧气转化为细胞内的能量。
当氧气供应不足时，会导致细胞内ATP合成受到抑制，造成细胞功能紊乱，甚至细胞死亡。
缺氧可以通过多种途径引起，如高原缺氧、低氧通气、贫血等。
三、缺氧对小鼠的影响1. 生理变化：小鼠在缺氧环境下会出现心率加快、呼吸加快、血压升高等生理变化。
这些变化是小鼠对缺氧环境的一种生存适应反应。
2. 行为变化：小鼠在缺氧环境下会出现活动减少、食欲下降、水摄入减少等行为变化。
这些变化反映了小鼠在缺氧环境下对生存压力的一种应激反应。
3. 细胞代谢：缺氧会导致小鼠细胞内ATP合成减少，细胞代谢紊乱，细胞功能受损。
四、缺氧实验的设计1. 实验动物的选择：常用的实验动物包括小鼠、大鼠、兔子等。
在缺氧实验中，常用小鼠作为实验动物，因为小鼠体型适中，易于操控，且生活习性相对稳定。
2. 实验环境的构建：缺氧实验通常在低氧室中进行，通过调节氧气浓度和通风系统，可以控制缺氧环境的程度和持续时间。
3. 实验组和对照组的设置：实验组是暴露于缺氧环境下的小鼠，对照组是暴露于正常氧气环境下的小鼠。
通过对比实验组和对照组的数据，可以评估缺氧对小鼠的影响。
五、缺氧实验中的指标1. 血氧饱和度：血氧饱和度是评估缺氧程度的重要指标，常用脉搏血氧饱和度仪进行监测。
2. 生理指标：包括心率、呼吸频率、血压等生理参数的监测，可以反映小鼠在缺氧环境下的生理变化情况。
3. 行为表现：观察小鼠在缺氧环境下的活动量、食欲、水摄入等行为表现，可以评估小鼠对缺氧的应激反应。
4. 细胞代谢：通过检测小鼠组织和血液中的ATP含量、乳酸水平等指标，可以评估细胞代谢的变化。
小鼠缺氧实验的实验报告
一、实验目的1. 了解缺氧对小鼠生理和生化指标的影响。
2. 探讨缺氧对小鼠呼吸、循环和神经系统的作用。
3. 为进一步研究缺氧对生物体的生理影响提供实验依据。
二、实验原理缺氧是指机体在供氧不足的情况下，组织细胞不能正常进行有氧代谢，导致能量产生不足，进而影响细胞功能。
本实验通过模拟缺氧环境，观察小鼠在缺氧条件下的生理和生化指标变化，以期为缺氧对生物体的研究提供实验依据。
三、实验材料1. 实验动物：健康成年小鼠10只，体重20-25g。
2. 仪器设备：动物呼吸机、血气分析仪、显微镜、离心机、酶标仪等。
3. 试剂：血红蛋白测定试剂盒、血清乳酸测定试剂盒、血清肌酸激酶测定试剂盒等。
四、实验方法1. 将10只小鼠随机分为两组，每组5只，分别命名为A组和B组。
2. A组为缺氧组，B组为对照组。
3. 缺氧组小鼠通过动物呼吸机模拟缺氧环境，将氧浓度降低至10%以下，持续2小时；对照组小鼠在正常氧浓度下进行相同时间段的观察。
4. 缺氧和对照组小鼠在实验前后分别进行以下指标的检测：a. 血红蛋白含量测定b. 血清乳酸含量测定c. 血清肌酸激酶含量测定d. 呼吸频率、心率、血压等生理指标观察e. 神经系统功能观察五、实验结果1. 血红蛋白含量：缺氧组小鼠血红蛋白含量较对照组显著降低（P<0.05）。
2. 血清乳酸含量：缺氧组小鼠血清乳酸含量较对照组显著升高（P<0.05）。
3. 血清肌酸激酶含量：缺氧组小鼠血清肌酸激酶含量较对照组显著升高（P<0.05）。
4. 生理指标：缺氧组小鼠呼吸频率、心率、血压等生理指标较对照组显著升高（P<0.05）。
5. 神经系统功能：缺氧组小鼠出现步态不稳、反应迟钝等神经系统功能障碍。
六、实验讨论1. 缺氧对小鼠血红蛋白含量的影响：血红蛋白是氧的载体，缺氧环境下血红蛋白含量降低，可能导致机体氧输送能力下降。
2. 缺氧对小鼠血清乳酸含量的影响：缺氧环境下，机体无法进行正常的有氧代谢，导致无氧酵解增强，乳酸生成增多。
小鼠缺氧现象实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解缺氧现象及其对小鼠生理机能的影响。
2. 掌握复制缺氧动物模型的方法。
3. 观察缺氧过程中小鼠的生理反应，如呼吸、行为、皮肤颜色等变化。
4. 分析缺氧对小鼠中枢神经系统的影响。
二、实验原理缺氧是指机体组织因供氧不足或用氧障碍而导致的生理和生化代谢异常。
缺氧可分为低张性缺氧、血液性缺氧和组织性缺氧。
低张性缺氧是指动脉血氧分压降低，血液性缺氧是指血红蛋白携氧能力降低，组织性缺氧是指组织细胞利用氧的能力降低。
本实验通过复制缺氧动物模型，观察缺氧对小鼠生理机能的影响，分析缺氧对中枢神经系统的影响。
三、实验材料1. 实验动物：健康昆明小鼠10只，体重20-25g。
2. 实验仪器：缺氧装置（100ml-125ml带塞广口瓶）、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%钠、%化钾、生理盐水。
3. 实验试剂：氯丙嗪、亚硝酸盐、美兰。
四、实验方法1. 将10只小鼠随机分为两组，每组5只，分别标记为甲、乙、丙、丁。
2. 甲组：腹腔注射氯丙嗪，观察小鼠呼吸、行为、皮肤颜色等变化。
3. 乙组：腹腔注射亚硝酸盐，观察小鼠呼吸、行为、皮肤颜色等变化。
4. 丙组：给予生理盐水作为对照组，观察小鼠呼吸、行为、皮肤颜色等变化。
5. 丁组：放入缺氧装置，观察小鼠呼吸、行为、皮肤颜色等变化。
6. 观察并记录各组小鼠的呼吸频率、活动度、皮肤颜色、存活时间等指标。
1. 甲组：小鼠注射氯丙嗪后，呼吸频率减慢，活动度降低，皮肤颜色呈青紫色，存活时间延长。
2. 乙组：小鼠注射亚硝酸盐后，呼吸频率加快，活动度降低，皮肤颜色呈青紫色，存活时间缩短。
3. 丙组：小鼠给予生理盐水后，呼吸频率、活动度、皮肤颜色等指标均正常。
4. 丁组：小鼠放入缺氧装置后，呼吸频率加快，活动度降低，皮肤颜色呈青紫色，存活时间缩短。
六、实验分析1. 氯丙嗪可降低小鼠的总耗氧率，延长其存活时间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3基金项目:国家自然科学基金资助项目(30872097)收稿日期:2008209216;修回日期:2008212211
作者简介:王宇平(19782),女,内蒙古通辽人,硕士,主要从事高原营养研究。△通讯作者,E-mail:guocjtj@yahoo.com.cn
急性低氧暴露小鼠外周血代谢组变化分析3王宇平1,郭长江1△,杨继军1,韦京豫1,张 琪2,颜贤忠2(1.军事医学科学院卫生学环境医学研究所,天津300050;2.国家生物医学分析中心,北京100850)
摘要 目的:探讨急性低氧对小鼠外周血代谢组的影响。方法:将14只小鼠随机分为正常组和低氧组。用基础饲料喂养2周后,将低氧组减压至6000m模拟高度停留8h,实验结束后,采集静脉血制备血浆待测。在核磁共振波谱仪进行1HNMR检测,采用模式识别分析方法处理数据。结果:与正常组相比,低氧组乳酸含量明显增加,肉
碱水平明显降低;脂类、丙氨酸、丙酮酸、谷氨酰胺、胆碱、牛磺酸和葡萄糖含量升高,缬氨酸、β2羟丁酸、谷氨酸、甘
油、甘氨酸和丝氨酸含量下降。结论:急性低氧暴露使小鼠血浆碳水化合物、脂肪代谢和氨基酸代谢谱发生变化,
表明低氧后能量代谢以及相关物质含量发生改变。关键词:代谢组学;急性低氧;小鼠中图分类号:R331 文献标识码:A 文章编号:100026834(2009)022177204
大量研究表明,急性低氧条件下,机体代谢发生显著变化,主要表现为血液中乳酸和丙酮酸含量升高[1],肝糖元减少,肝脏糖异生受阻,而肾葡萄糖异生明显加强;血浆氨基酸含量降低,非必需氨基酸下降幅度大于必需氨基酸;血浆游离脂肪酸、甘油三酯、胆固醇、磷脂浓度升高,脂肪合成酶活力减弱,脂肪分解酶活力增强,体脂分解大于合成等[2]。但是上述研究一般是通过一个或有限几个生物学指标来反映急性低氧后机体的代谢变化。目前尚未见有代谢组学研究技术在低氧医学研究领域应用的报道。为了全面系统地研究低氧暴露后体内生化代谢变化,本研究采用代谢组学的方法分析了急性低氧暴露后小鼠外周血代谢组变化。1 材料与方法1.1 动物饲养与分组雄性昆明小鼠(体重14～16g)14只,由军事医学科学院实验动物中心提供。动物房室内温度(25±1)°C,相对湿度30%～40%,以AIN-93配方饲料喂养,适应5d后随机分为正常组和低氧组。1.2 低氧暴露两组动物继续喂养2周后,正常组仍在常压动物房饲养。低氧组动物进入低压氧舱进行模拟高度为6000m的暴露。过程如下:以1000m/min的速度上升。至5000m,停留3min;再以500m/min速度上升至6000m,停留8h。此后以500m/min速度下降至5000m,停留3min,再以1000m/min的速度下降至海平面高度。实验结束后,乙醚麻醉小鼠,行眼眶后静脉丛采血,加肝素钠抗凝后离心取血浆,置于220°C冰箱保存。1.3 1HNMR检测测定前取出血样融化,100
μl血浆+30μ
l1%三
甲基甲硅烷基丙酸(trimethylsilyl2propionic22,2,3,3,
d42acid,TSP)(Merck)重水溶液,混匀后于UNITYVarianINOVA600MHz超导傅立叶变换核磁共振波谱仪(nuclearmagneticresonancespectrometer,NMR)(美国Varian公司)进行检测。测量时NMR仪上调
用弛豫编辑(Carr2Purcell2Meiboom2Gill,CPMG)和扩散编辑(Longitudinal2Eddy2CurrentDelay,LED)相关脉冲序列,采用预饱和方式抑制水峰。检测谱宽为8000Hz,自由感应衰减(freeinductiondecay,FID)信
号累加次数为64次,采样点数32k。FID信号经过32k傅立叶变换(fouriertransformation,FT)后转换为
一维NMR谱图。以TSP为化学位移参考δ0,经相位和基线校正之后,将CPMG谱图中δ4.5～0.5范围内的谱峰,以每段为δ0.04的宽度进行分段积分,将积分数据按一张谱的总积分归一化之后,以Excel
文件贮存,用于模式识别分析。将采集的数据输入SIMCAP10.0(Umertrics,Sweden)软件,积分值进行中心化和定标。采用偏最小二乘2辨别分析(partial
least2squaresdiscriminantanalysis,PLS2DA),得到得分图(scoresplot)和因子载荷图(loadingplot),再结合NMR谱图对样品代谢组变化进行分析。
771中国应用生理学杂志
,2009;25(2
)2 结果图1A是小鼠外周血浆1HNMR谱CPMG高场区
部分的图谱。肉眼观察图谱发现,急性低氧后肉碱水平明显降低,胆碱升高,其他物质变化需要采用PLS2DA方法进行进一步分析。急性低氧后低场区芳香族物质水平变化不明显(图1B)。
Fig.1 Partial600MHz 1H2NMRspectraofmouseplasmaafterhypoxiaexposureA:Aliphaticregion(δ0.8～4.5);B:Aromaticregion(δ6.64～8.62
)
Fig.2 ScoresPlot(A)andLoadingsPlot(B)derivedfromPLS2DA(CPMG)
PLS-DA结果表明,从得分图中可以看出两组血浆代谢组呈聚类型分布(图2A),导致高场区(δ0.65～4.25)代谢模式产生差别的原因是由于因
子载荷图(图2B)上脂类(δ0.86、1.26)、缬氨酸(δ1.06)、乳酸(δ1.34、4.1、4.14)、丙氨酸(δ1.46)、乙醇
(δ1.18、3.58)、谷氨酸(δ2.14)、丙酮酸(2.38)、谷氨
酰胺(2.42)、胆碱(δ3.22)、牛磺酸(δ3.42)、葡萄糖(δ3.34、δ3.38、3.46、3.7、3.9)、肉碱(δ3.18)、甘油
(δ3.62、3.66)、甘氨酸(δ3.54)、丝氨酸(δ3.98)等物
质的水平发生变化(表1)。Tab.1 Changesofsomemetabolitesinmouseplasmaafteracutehypoxia
Chemicalshift(δ)MetabolitesComparedwithcontrol(egroup)
0.86,1.26Lipid↑1.22β2hydroxybutyrate
↓
1.34,4.10,4.14Lactate↑↑1.48Alanine↑1.06Valine↓1.18,3.58Ethanol↓2.14Glutamate↓2.38Pyruvate↑2.42Glutamine↑3.18Carnitine↓↓3.22Choline↑3.38Unknow↓3.42Taurine↑↑3.34,3.46～3.70Glucose↑↑3.54Glycine↓3.62,3.66Glycerol↓3.98Serine↓ Note:↑:Increased,↓:Decreasecomparedwithcontrol
3 讨论代谢组学是利用各种谱学方法对生物体液、细胞或组织进行系统分析,对由外源性物质、病理生理或遗传变异等因素引起的内源性小分子代谢产物的变化进行检测,并利用模式识别方法对这种变化进行分类和预测,进而确定相关的生物标志物,对整体的生物学状况和功能作出评价。作为后基因组时代的产物,代谢组学的应用拓宽了生物技术和医学的研究范围,为高通量、全景式、直观地研究体内的代谢变化情况提供了新的契机[3]。由A
1
HNMR图谱及相对应的得分图和因子载
荷图可看出,两组血浆代谢组在得分图中呈聚类型
871ChinJApplPhysiol2009;25(2
)
分布,说明急性低氧条件下,小鼠血浆的代谢组模式出现了显著的变化,这种变化足以将两组区分开来。糖区水平升高明显,说明急性低氧使小鼠糖代谢发生改变,血糖升高与葡萄糖有氧氧化受到抑制、糖原分解和糖异生增强等因素有关。乳酸是糖无氧代谢的终产物,其含量升高可能与乳酸脱氢酶活性升高有关[4],表明糖酵解过程加强。低氧后丙酮酸水平升高,也表明无氧代谢加强,其升高与丙酮酸激酶活性增强以及丙酮酸氧化脱羧反应减弱有关[2]。对与脂类代谢有关的物质分析发现,胆碱和脂类浓度升高,而肉碱和甘油含量下降。血浆中脂类含量升高,说明急性缺氧后脂肪动员加强。胆碱可由丝氨酸及甲硫氨酸在体内合成,是甲胺途径的代谢物质。与Donald等研究结果一致,本实验低氧后胆碱水平升高,说明低氧引起的胆碱产量增多,而与其清除关系不大[5]。Jenden认为低氧后血液中胆碱水平升高是机体防止急性低氧暴露后脑毛细血管内胆碱的损失而作出的代偿性反应[6]。血中甘油含量下降,可能是急性低氧后甘油异生为糖的过程加强所致。肉碱的生物合成起始于体内必需氨基酸2赖氨酸和蛋氨酸,在此过程中还需烟酸、维生素C、维生素B6、Fe2+的参与,其中维生素C对肉碱的合成速度影响最大。肉碱作为细胞能量代谢调节的重要辅助因子,促进长链脂肪酸进入线粒体进行β氧化,具有改善细胞能量代谢的作用。有研究表明,急性低氧后赖氨酸、蛋氨酸和维生素C含量下降[7],所以肉碱水平下降与肉碱合成原料减少有关,但也不排除与低氧条件下肉碱利用增多有关。最近有实验表明补充肉碱能使常压常氧锻炼的耐力提高36%～39%,使6100m低氧条件下(低压氧舱)的耐力提高50%[8]。急性低氧暴露下氨基酸代谢也发生明显变化,缬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丝氨酸含量下降,而丙氨酸、谷氨酰胺和牛磺酸含量升高。缬氨酸、甘氨酸、谷氨酸和丝氨酸都是生糖氨基酸。这些氨基酸含量下降,与急性缺氧条件下糖异生增强有关。丙氨酸是体内氨的载体之一,经血液运送到肝,再通过联合脱氨基作用,释放出氨,用于合成尿素。丙氨酸含量升高可能与急性低氧影响了丙氨酸氨基转移酶的活性有关[9]。牛磺酸是含硫氨基酸的代谢产物,具有较强的细胞保护作用,它的抗氧化活性可以保护细胞膜和其它细胞成分,降低丙二醛含量。本研究中血浆牛磺酸含量升高,与Whitten等研究一致,说明急性低氧使含硫氨基酸的分解代谢增强[2]。谷氨酰胺含量升高,表明急性低氧后机体该氨基酸的生成增多或利用减少,具体机制有待进一步探索。乙醇是存在于哺乳动物血液中的正常微量成分,来源于丙酮酸,其中90%以上在肝脏通过乙醇脱氢酶和微粒体酶乙醇氧化系统(乙醇2P450加单氧酶)进行氧化代谢。急性低氧暴露后乙醇含量下降,
可能与急性缺氧后微粒体酶乙醇氧化系统被诱导而使乙醇氧化代谢率加快有关[10]。综上所述,本研究首次采用了代谢组学的方法全景式观察了急性低氧暴露对小鼠外周血浆代谢组的影响,结果表明糖有氧氧化受到抑制,无氧酵解增强;脂肪动员加强导致血浆中脂类增多有助于弥补糖代谢后能量代谢不足;一些生糖氨基酸含量下降也提示糖异生过程的增强,与传统的生化研究一致。这些结果提示我们低氧初期脂类供能和氨基酸异生为葡萄糖的代谢过程加强,以满足机体优先利用葡萄糖的需要。另外,急性低氧条件下血浆中一些相关物质如肉碱、胆碱和牛磺酸水平变化较为明显,但具体调节位点与调节机制以及生物学意义有待从基因和酶水平上进一步揭示。本实验得到天津农业大学生物技术教研室杨红澎博士和军事医学科学院卫生学环境医学研究所高原医学研究室田云梅老师的指导与帮助,谨致谢意。