钼暴露对不同性别SD大鼠血气相关指标的影响

焦义君，张玉玲，王宏伟，闻德峰，刘凤军

（河南科技大学动物科技学院，河南洛阳471000）

迄今为止，在动物方面可查阅到的文献主要是针对钼暴露对血常规、血液生化等方面的研究[1-3]，尚未见到钼暴露对血气影响的相关报道。在临床上血气检测主要是对机体的二氧化碳分压（pCO2）、氧分压（pO2）、电解质值、酸碱状态等指标进行测定，可用于判断机体通气情况的良好与否、缺氧程度以及酸碱失衡程度等[4]。研究发现血液能耐受的酸碱变化范围较为宽泛，能维持机体内环境的相对稳定[5-6]。机体的内环境发生变化可通过血气的相关指标反映出来。研究发现大鼠血气值的参考范围与人类的较为接近[7]。据此，本研究以SD大鼠为动物模型，以自然饮水的方式进行钼暴露的慢性中毒试验，通过检测对照组及试验组大鼠血气的相关指标，分析钼暴露对SD大鼠血气相关指标的影响，旨在为钼暴露对哺乳动物机体通气情况、缺氧程度以及酸碱平衡等的影响积累数据，为相关研究提供参考。

1 材料

1.1 试验动物

2月龄健康SD大鼠60只，雄雌各30只，购自郑州大学实验动物中心。

1.2 主要试剂与仪器

钼酸钠（Na2MoO4·2H2O），购自天津市化学试剂四厂；异氟烷（C3H2ClF5O），购自北京科月华诚科技有限公司；动物专用血气生化分析仪（型号为XQ-101）、动物专用血气生化测试卡（电化学法）、动物专用血气生化试剂包等，购自广州万孚生物技术股份有限公司。

2 方法

2.1 试验动物分组与给药

按照性别对60只SD大鼠进行分组，雌雄各5组，每组6只大鼠，适应10 d后进行试验。对照组SD大鼠饮用不含钼的去离子水（即钼含量为0），钼50组、钼100组、钼200组、钼400组SD大鼠分别饮用钼含量为50、100、200、400 mg·L-1的含钼水溶液（钼源为钼酸钠，Na2MoO4·2H2O）。SD大鼠每日自由饮用含钼水溶液，整个试验周期28 d。每天观察并记录大鼠的临床表现，注意保持试验动物的环境卫生。

2.2 指标测定

试验结束后测量大鼠的体温，并使用摘除眼球的方法进行血液样本的采集，样本在5 min之内测定。试验SD大鼠检测的相关血气指标：血气值包括二氧化碳分压（pCO2）、氧分压（pO2）、总二氧化碳浓度（ctCO2）；电解质值包括钠离子（Na+）、钾离子（K+）、氯离子（Cl-）、钙离子（Ca2+）、钙离子（酸碱度为7.4）[Ca2+（7.4）]、血浆渗透压（POP）；血氧值包括血小板含量（Hct）、血氧饱和度[sO2（est）]；代谢物值包括血糖（Glu）、血乳酸含量（Lac）；酸碱状态包括酸碱度（pH）、氢离子浓度（cH+）、实际碳酸 氢 根 离 子[HCO3-（act）]、标 准 碳 酸 氢 根 离 子[HCO3-（std）]、细胞外液剩余碱[BE（ecf）]、血液剩余碱[BE（B）]、血液缓冲碱[BB（B）]、阴离子间隙（AnGap）；温度修正值（标准温度T=37℃）包括pH（T）、cH+（T）、pCO2（T）、pO2（T）。

2.3 数据的统计分析

采用SPSS 23.0软件对试验数据进行统计分析，试验结果以“平均值±标准差”表示，采用单因素方差分析对试验结果进行差异显著性分析，P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

3 结果与分析

3.1 钼暴露对雄性SD大鼠血气相关指标的影响

测定结果见表1。

由表1可知，与对照组相比，钼50组中pO2、pO2（T）极显著降低（P＜0.01），BE（ecf）、BB（B）显著升高（P＜0.05）；钼100组pO2、pO2（T）和sO2（est）均极显著降低（P＜0.01），Ca2+极显著升高（P＜0.01），Ca2+（7.4）、BB(B)显著升高（P＜0.05）；钼200组pO2、pO2（T）极显著降低（P＜0.01），sO2（est）显著降低（P＜0.05），Lac显著升高（P＜0.05）；钼400组pO2、pO2（T）显著降低（P＜0.05），Lac显著升高（P＜0.05）。

3.2 钼暴露对雌性SD大鼠血气相关指标的影响

测定结果见表2。

表1 雄性SD大鼠相关血气指标的测定结果

由表2可知，与对照组相比，钼50组K+含量极显著升高（P＜0.01）；钼100组pCO2显著升高（P＜0.05），K+极显著升高（P＜0.01），Glu极显著降低（P＜0.01）；钼200组Glu显著降低（P＜0.05），ctCO2、K+、pH、HCO3-（act）、HCO3-（std）、BB（B）、pH（T）显著升高（P＜0.05）；钼400组Na+显著降低（P＜0.05），K+显著升高（P＜0.05），Glu极显著降低（P＜0.01）。

4 讨论与结论

在临床上，一般会根据pO2和pCO2的结果共同判断机体的缺氧以及通气情况；pCO2和ctCO2反映的是机体内部二氧化碳的总体情况，两者值越低说明机体的肺通气情况越好，而两者值越高则说明机体的肺通气情况越不好[7]。pCO2是直接反映呼吸性酸碱平衡以及代谢性酸碱平衡的生理学指标之一，当机体出现呼吸性酸中毒时pCO2会增高，而当机体出现呼吸性碱中毒时pCO2则会降低；当机体出现代谢性酸中毒时pCO2会降低，而当机体出现代谢性碱中毒时pCO2则会升高[8-9]。雄性SD大鼠钼50组、钼100组、钼200组、钼400组pO2和pO2（T）均有不同程度的降低，说明大鼠的呼吸有可能受到抑制，从而导致机体出现缺氧；雌性SD大鼠钼100组pCO2显著升高，说明大鼠的呼吸有可能受到抑制，提示机体可能存在呼吸性酸中毒，钼200组ctCO2显著升高则说明机体的肺通气情况不好。研究发现，机体受到惊吓和紧张时会导致呼吸急促并造成pO2升高以及pCO2降低，因疼痛则可能会导致pO2降低以及pCO2升高。本试验中SD大鼠采血前采用的是吸入式麻醉，收集血液的过程中大鼠的疼痛感有可能会加强，这可能是pO2降低的原因；收集血液样本时可能会导致其混入空气而产生少量气泡，对血气结果造成一定影响[10-12]。

表2 雌性SD大鼠相关血气指标的测定结果

Na+和Cl-主要存在于细胞外液中，而K+主要存在于细胞内，三者连同其他物质共同参与细胞的正常代谢、调节血浆渗透压活动以及酸碱平衡等；Ca2+的生理功能主要包括参与神经肌肉传导、凝血过程以及维持心肌及其传导系统的兴奋性等，而Ca2+（7.4）是指血液pH为7.4时的钙离子浓度，这在一定程度上使检测结果更具参考意义[13]。雄性SD大鼠钼100组Ca2+极显著升高以及Ca2+（7.4）显著升高，说明大鼠的神经系统兴奋性有可能降低或者凝血过程出现障碍。雌性SD大鼠钼50组、钼100组K+极显著升高，钼200组、钼400组K+显著升高，钼400组Na+显著降低，说明细胞外液中的K+、Na+增加，提示细胞代谢可能出现问题、血浆渗透压发生改变或酸碱平衡发生紊乱等。血钙的检测结果与pH、血液中添加的抗凝剂和促凝剂、血液中的蛋白质以及样本在空气中的放置时间等多种因素有关，而本试验采用的是肝素锂采血管、校正血液酸碱度为7.4时的Ca2+浓度以及采血后立即对样本进行检测等措施，相对减少了检测结果误差的出现[14]。

Hct可以反映红细胞的数量、大小以及体积，一般用来判断机体的贫血及脱水状况；sO2主要取决于血氧分压的高低，与血氧分压共同判断机体是否存在缺氧以及运输氧的能力强弱；tHb（est）反映了血液运输氧的能力，血红蛋白不仅参与体液酸碱平衡调节，也参与CO2的运输并加快机体的代谢过程[15-16]。雄性SD大鼠钼100组sO2（est）极显著降低，钼200组sO2（est）显著降低，说明机体可能存在缺氧或运输氧的能力减弱；雌性SD大鼠的血氧指标Hct、sO2（est）的变化不大，说明钼暴露对雌鼠血氧相关指标的影响在机体的调节范围内。

Glu的主要生理功能包括为机体提供直接能源物质、参与肌糖原的转化以及肝糖原的转化等，当机体的糖代谢出现障碍时，会直接导致血糖的升高或者降低，这提示机体可能已经出现一些病理状态，严重的糖代谢障碍甚至可能会危及到生命安全[17]。Lac升高或降低与运动强度、时间长短以及心脏泵血能力等多种因素的影响有关，Lac升高可能代表机体此时已经处于缺氧、缺血或者脱水等病理状态，还有可能是因为机体的肝肾功能出现异常[18]。雄性SD大鼠钼200组、钼400组Lac显著升高，提示机体可能处于病理状态，出现缺氧、缺血、脱水或肝肾功能异常的情况等；雌性SD大鼠钼100组、钼400组Glu极显著降低以及钼200组Glu显著降低，说明机体可能已经处于病理状态，从而导致糖代谢出现障碍。

正常情况下机体内的酸碱状态处于动态平衡，但是在病理情况下机体的酸碱平衡会被打破及代谢失调；pH是反应机体体液总酸碱度的指标，而HCO3-可以作为判断机体是否酸碱失衡的标志[19]。BE（ecf）、BE（B）以及BB（B）不受呼吸因素的影响，但有可能受到血液中其他因素如血红蛋白含量的影响；BE（ecf）和BE（B）是反映代谢性因素的重要指标，当两者为负值或降低时说明机体可能存在代谢性酸中毒，两者为正值或升高时则说明机体可能存在代谢性碱中毒；而BB（B）是反映机体酸碱失衡时的总缓冲能力，当其值升高时说明机体有可能存在代谢性碱中毒，当其值降低时则说明机体有可能存在代谢性酸中毒；AnGap可用于判断机体酸中毒的类型[20]。雄性SD大鼠钼50组BE（ecf）显著升高，钼50组、钼100组BB（B）显著升高，这说明机体有可能存在代谢性碱中毒；雌性SD大鼠钼200组pH、HCO3-（act）、HCO3-（std）、BB（B）、ctCO2、pH（T）显著升高，说明机体有可能存在代谢性碱中毒。

综上所述，钼剂量达50 mg·L-1时，雄鼠出现缺氧并呈浓度依赖性；钼剂量达100 mg·L-1时，雌鼠出现糖代谢障碍并呈浓度依赖性；钼剂量达200 mg·L-1时，雄鼠Lac升高，出现脱水、缺氧或肝肾功能异常等；钼剂量达200 mg·L-1时，雌鼠酸碱状态指标异常，机体存在明显的代谢性碱中毒。钼暴露可引起SD大鼠血气的多数指标出现不同程度的改变，故可通过检测相应指标来评估钼暴露对SD大鼠的损伤效应。本试验统计了钼暴露对SD大鼠的血气相关指标所造成的影响，作为参考性数据具有一定的价值和意义。