题目：甘肃鼢鼠血氧亲和力与血液酸碱特性研究

甘肃鼢鼠(Myospalax cansus)隶属啮齿目(Rodentia)、仓鼠科(Cricetidae)、鼢鼠亚科(Myospalacinae)、鼢鼠属(Myospalax)，主要分布于黄土高原，终生营地下洞道独居生活，由此发展出了一系列适应低氧、高二氧化碳及黑暗环境的结构和生理机制，是研究动物对低氧、高二氧化碳适应极好的模式动物。目前，有关低氧、高二氧化碳环境对甘肃鼢鼠血氧亲和力及血液酸碱特性的研究未见报道。为探讨甘肃鼢鼠对洞道低氧、高二氧化碳(Hypoxia- hypercapnia)环境的血液学适应机制，分别测定了20.5%、15%、10%、5%氧气和0%、5%、10%二氧化碳浓度下甘肃鼢鼠血气指标，对氧亲和力及血液酸碱特性进行比较研究，以期为研究甘肃鼢鼠生理适应机制提供资料。研究结果表明：
1.常氧条件下(氧气：20~21%，二氧化碳：0%~0.1%，温度28~30℃)，甘肃鼢鼠血红蛋
白含量(Hb)为 13.27±1.03g/dL，氧容量(Vol)为17.78±1.54 ml/100ml，处于已知地下啮齿动物检测范围内(Hb:13.2~18.0g/dL，Vol:17.5~24.2 ml/100ml)，红细胞压积(HCT)为39.00±3.33%，较已知地下啮齿动物和实验鼠低(44.7~48.4%)。常氧下，甘肃鼢鼠红细胞数量(RBC)与SD大鼠无显著差异，但其平均红细胞体积(MCV)和平均血红蛋白浓度(MCHC)分别显著低于和高于SD大鼠(以往研究结果)。低HCT、低MCV和高MCHC的红细胞特征意味着甘肃鼢鼠具有更低的全血粘度，更大的红细胞表面积，从而有利于降低血液粘度、减小血液循环阻力和心脏负荷，提高血液运氧能力及血液在肺部进行气体交换时氧弥散。说明甘肃鼢鼠并不单纯以增加Hb、HCT，提高血液携氧量和摄氧量来代偿环境低氧，很可能是以Hb结构与功能的改善来增强对氧气亲和力，在基因表达水平上存在不同的适应机制。
2.常氧条件下(氧气：20~21%，二氧化碳：0%~0.1%，温度28~30℃)，甘肃鼢鼠动脉血氧
分压(PaO2)为84.33mmHg，血氧饱和度(SaO2)为97.67%，较SD大鼠(PaO2:59.85 mmHg，SaO2:91.23%)和高原鼠兔高(PaO2:55.95mmHg，SaO2:85.26%)，与高原鼢鼠接近(PaO2:81.25 mmHg，SaO2:94.47%)。甘肃鼢鼠血红蛋白P50为23.31(pH~7.4，37℃)，处于已知地下啮齿动物检测范围内(P50:21.2~33.6mmHg)，与裸鼹鼠H.glaber(P50:23.3mmHg)和欧鼹Talpa europaea (P50:21.4mmHg)接近，较相似体重鼹形鼠Spalax ehrenberg低(P50:29.5mmHg)。0%、5%、10% CO2，37℃，甘肃鼢鼠血红蛋白P50分别为20.34mmHg(pH7.69)、23.31 mmHg(pH7.50)、30.18mmHg (pH7.36)，依次增大，氧解离曲线右移，5%和10% CO2曲线上段接近重合，中下段更加平缓和延长。甘肃鼢鼠全血玻尔因子为-0.47，与部分已测定地下鼠Heterocephalus glaber、Spalax ehrenbergi和实验鼠Rattus norvegicus、Mus musculus数值接近。综上所述，甘肃鼢鼠在肺部具有高的血氧亲和力和强的摄氧能力，高CO2条件下氧解离曲线位置改变，可以保证组织在低氧、高二氧化碳环境下充足的氧供应。
3.不同O2和CO2含量条件下，甘肃鼢鼠动脉血PaO2和SaO2含量发生如下变化：当CO2
含量恒定时，随O2含量降低，PaO2和SaO2含量降低。在0% 、5%、10%CO2时，与20.5% O2相比，O2含量由20.5%降至10%和5%，PaO2显著(0.01或极显著降低(P，而SaO2仅在5% O2才显著(0.01或极显著降低(P；当O2含量恒定时，随CO2含量升高，PaO2和SaO2含量升高。20.5%、15% O2时，与0% CO2相比，5%、10% CO2组PaO2和SaO2差异不显著(P>0.05)，10% O2时，与0% CO2相比，5%、10% CO2组PaO2极显著升高(P，SaO2差异不显著(P>0.05)，5% O2时，与0% CO2相比，5%、10% CO2组PaO2极显著升高(P，SaO2显著升高(0.01。此外，5% CO2时的SaO2数值均大于0%和10% CO2时的SaO2。综上所述，PaO2在10% O2时开始表现出显著(0.01或极显著变化(P，而SaO2仅在5%O2重度低氧条件下才表现出显著(0.01或极显著变化(P。综上所述推测，5% CO2接近甘肃鼢鼠血红蛋白达到结合氧气的最适含量，5% O2接近甘肃鼢鼠机体缺氧临界值。
4.不同的O2和CO2含量条件下，甘肃鼢鼠血浆酸碱指标变化如下：当CO2含量恒定时，随
O2含量降低，血浆pH、PaCO2、HCO3-和TCO2含量基本保持稳定，仅在0%CO2时，与20.5% O2组相比，15%、10%、5% O2组PaCO2极显著升高(P，5% O2组HCO3-显著升高(0.01，说明O2含量变化对血液酸碱指标的影响小，可能CO2含量变化才是直接影响血液酸碱指标的因素；当O2含量恒定时，随CO2含量升高，血浆PaCO2、HCO3-、TCO2含量显著(0.01或极显著升高(P，但在15%O2时，与0% CO2组相比，PaCO2、HCO3-、TCO2含量在5%、10% CO2组升高差异不显著(P>0.05)，在10%O2时，与0% CO2组相比，PaCO2含量在5%、10% CO2组极显著升高(P，HCO3-和TCO2含量在5%CO2组显著升高(0.01，在5%O2时，与0% CO2组相比，血浆PaCO2、HCO3-、TCO2含量在5%、10% CO2组显著(0.01或极显著升高(P，但仅在10% CO2组，pH才极显著降低(P。甘肃鼢鼠全血缓冲值为-1.82，较实验鼠Rattus norvegicus高约86%，较以色列鼹形鼠Spalax ehrenbergi高约37%，与山谷地下鼠Thomomys bottae数值接近。综上所述推测，15% O2可能接近甘肃鼢鼠正常生活时的洞道浓度。甘肃鼢鼠全血缓冲能力较强，但具有一定限度，10% CO2和5% O2这种极端低氧、高二氧化碳条件，可能超过其血液缓冲能力最大限度，导致血浆pH极显著降低(P，内环境稳态失衡。
5.不同O2含量和CO2含量条件下，甘肃鼢鼠血浆电解质指标变化如下：当O2含量降低和CO2
含量升高时，血浆电解质含量基本保持稳定。仅在5% CO2时，与20.5% O2相比，15% O2组K+显著升高(0.01，20.5% O2时，与0% CO2相比，10% CO2组K+显著升高(0.01以及15% O2时，与0% CO2相比，5% CO2组K+显著升高(0.01。其余各CO2和O2组Na+、 K+、iCa2+均无显著性差异。说明甘肃鼢鼠在长期进化过程中，对低氧、高二氧化碳表现出良好的耐受。
总之，对甘肃鼢鼠血红蛋白-氧亲和力及血液酸碱特性研究结果表明，甘肃鼢鼠全血具有
高的氧亲和力和良好的无碳酸缓冲能力。低HCT、低MCV和高MCHC的红细胞特征，使得甘肃鼢鼠具有更低的全血粘度和更大的红细胞表面积，避免血液粘稠、减小血液循环阻力以及减轻心脏负荷，提高血液运输氧的能力及血液在肺部进行气体交换时氧的弥散。此外，推测15% O2可能接近甘肃鼢鼠正常生活时的洞道浓度，5% O2接近甘肃鼢鼠机体缺氧临界值，5% CO2接近甘肃鼢鼠血红蛋白携氧功能的最适含量。说明甘肃鼢鼠很可能是以Hb结构与功能的改善来提高对氧气的亲和力，并非通过增加Hb、HCT含量来适应低氧环境，在基因表达水平上存在不同的适应机制。