張晶晶++張勤文++俞紅賢++李莉++荊海霞++魏青++梁林+王志強(qiáng)

摘要：為進(jìn)一步研究大通牦牛肺組織對(duì)高原低氧適應(yīng)的組織學(xué)特點(diǎn)，選取海拔高度3 700、3 200 m地區(qū)的成年大通牦牛作為研究對(duì)象，并分別選取海拔高度3 700 m的澤庫(kù)地區(qū)成年牦牛、海拔高度3 200 m的海晏地區(qū)成年牦牛作為對(duì)照，利用組織學(xué)和電鏡技術(shù)對(duì)肺組織的顯微、超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)與分析。結(jié)果顯示：管徑大于100 μm的牦牛肺血管平滑肌含量隨海拔的升高逐漸增加，差異顯著（P<0.05）；管徑小于50 μm的牦牛肺血管平滑肌含量隨海拔的升高逐漸減少，差異顯著（P<0.05）；牦牛肺氣血屏障隨海拔的升高逐漸變薄，部分差異顯著（P<0.05）。大通牦牛肺臟的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其能夠適應(yīng)高原低氧環(huán)境的組織學(xué)基礎(chǔ)，也表現(xiàn)出其育種的遺傳學(xué)特征。

關(guān)鍵詞：高原牦牛；不同海拔；肺；低氧適應(yīng)；組織學(xué)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)： S858.237.14+2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）06-0346-02

收稿日期：2015-11-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31440084）；青海省科技廳項(xiàng)目（編號(hào)：2013-Z-713）。

作者簡(jiǎn)介：張晶晶（1990—），女，碩士研究生，主要從事高原家畜形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與高原環(huán)境的關(guān)系研究。E-mail：310165666@qq.com。

通信作者：張勤文，教授，主要從事高原家畜形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與高原環(huán)境的關(guān)系研究。E-mail：82321200@qq.com。低氧是高原環(huán)境的主要特征之一，表現(xiàn)為大氣中的氧分壓隨海拔的升高逐漸降低。有學(xué)者研究表明，平原動(dòng)物急進(jìn)高原會(huì)引起高原性心臟病和“獸胸病”[1]，主要表現(xiàn)為肺動(dòng)脈高壓和右心肥厚。牦牛世代生活在海拔3 000～5 000 m的地區(qū)，大氣中的氧含量?jī)H為海平面地區(qū)的53%～73%。高原世居生物能夠很好地適應(yīng)高原低氧環(huán)境，不表現(xiàn)出肺動(dòng)脈高壓，并可通過遺傳將其適應(yīng)性傳遞給下一代。

肺血管的平滑肌含量顯著增加是引起肺動(dòng)脈高壓的組織學(xué)基礎(chǔ)，這在平原動(dòng)物急進(jìn)高原的研究[2]中已得到證實(shí)，但是關(guān)于高原牦牛肺血管對(duì)低氧的適應(yīng)仍有學(xué)者持不同見解。有學(xué)者研究認(rèn)為，牦牛的肺小動(dòng)脈壁只有1層極薄的彈性層結(jié)構(gòu)，并無(wú)平滑肌成分或平滑肌含量較少，低氧不會(huì)導(dǎo)致高原牦牛肺血管平滑肌含量增多[2-3]。但也有學(xué)者指出，成年牦牛肺動(dòng)脈管壁中平滑肌的含量較為豐富，且肺動(dòng)脈多數(shù)為肌性動(dòng)脈[4-5]。牦牛肺動(dòng)脈組織結(jié)構(gòu)與高原低氧關(guān)系的研究尚有較大分歧。選取不同海拔高度下的大通牦牛作為研究對(duì)象，對(duì)其肺血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，旨在闡明高原牦牛肺血管隨海拔升高對(duì)高原低氧環(huán)境適應(yīng)的結(jié)構(gòu)學(xué)特點(diǎn)及適應(yīng)機(jī)制，研究其是否存在高原低氧環(huán)境適應(yīng)的獨(dú)特性，并進(jìn)一步為高原醫(yī)學(xué)研究提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

選取青海大通地區(qū)（海拔3 200、3 700 m）種牛場(chǎng)的牦牛（以下簡(jiǎn)稱大通牦牛）作為研究對(duì)象，并分別選取青海海晏地區(qū)（海拔3 200 m）的高原型牦牛（以下簡(jiǎn)稱海晏牦牛）、青海澤庫(kù)地區(qū)（海拔3 700 m）的高原型牦牛（以下簡(jiǎn)稱澤庫(kù)牦牛）各5頭，臨床健康，不計(jì)性別。

1.2方法

1.2.1取材及樣品處理所有試驗(yàn)牛均于放牧地現(xiàn)場(chǎng)屠宰，立即取材并固定。在每頭牦牛的肺尖葉、膈葉、心葉上隨機(jī)切取肺組織5塊，組織塊大小為1 cm×2 cm，厚度為0.5 cm。采取的組織以4%多聚甲醛固定24 h，并按常規(guī)方法包埋，4 μm 間隔連續(xù)切片后進(jìn)行蘇木精-伊紅（H-E）染色。

另在右肺膈葉取1 mm3肺組織塊，以2.5%戊二醛預(yù)固定后進(jìn)行二次處理包埋，制成70 nm超薄切片并進(jìn)行鈾鉛雙重染色。

1.2.2測(cè)量與計(jì)算每例標(biāo)本選5張組織切片，采用Olympus BX51型顯微鏡進(jìn)行觀察， 用圖像采集系統(tǒng)（Olympus DP70）取圖，于400倍的放大倍率下選取30個(gè)不重疊、不斷裂的清晰視野。采用Image-Pro Plus 5.1圖像分析系統(tǒng)直接測(cè)量數(shù)據(jù)。采用四點(diǎn)十字交叉法分別測(cè)量肺細(xì)小動(dòng)脈末端直徑為100 μm以上、50～100 μm、50 μm以下細(xì)小動(dòng)脈的管徑和中膜厚度，計(jì)算各組血管中膜厚度占血管外徑的百分比，以此比值代表肺血管平滑肌含量。采用JEM-2000EX型透射電鏡觀察肺的氣血屏障結(jié)構(gòu)，并參照鄭富盛的形態(tài)測(cè)量學(xué)方法[6]測(cè)量和計(jì)算氣血屏障的算術(shù)平均厚度。

采用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”（x±s）表示。對(duì)大通牦牛各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.13種牦牛肺血管平滑肌的含量

由表1可知，當(dāng)肺動(dòng)脈血管的管徑>100 μm時(shí)，牦牛肺血管平滑肌含量隨海拔的升高而增加，差異顯著（P<0.05）；當(dāng)肺動(dòng)脈血管的管徑<50 μm時(shí)，牦牛肺血管平滑肌含量隨海拔的升高而減少，差異顯著（P<0.05）。肺動(dòng)脈血管管徑>100 μm、海拔高度為3 700 m時(shí)，大通牦牛肺血管平滑肌含量顯著低于澤庫(kù)牦牛（P<0.05）；其余各組數(shù)據(jù)之間差異不顯著。

2.23種牦牛肺氣血屏障的算術(shù)平均厚度

由表1可知，海晏牦牛肺氣血屏障的算術(shù)平均厚度最高，與2個(gè)海拔高度下的大通牦牛、澤庫(kù)牦牛相比差異顯著（P<0.05）。2個(gè)海拔高度下大通牦牛與澤庫(kù)牦牛的肺氣血屏障算術(shù)平均厚度兩兩相比差異不顯著。

3結(jié)論與討論

已有研究表明，動(dòng)物肺組織對(duì)低氧的敏感程度與其肺動(dòng)脈管壁上的平滑肌含量密切相關(guān)，平滑肌含量越高，對(duì)低氧的敏感度越高[1-3]。有學(xué)者報(bào)道，牦牛肺血管管壁較薄，平滑肌含量較少，這是牦牛不易產(chǎn)生肺動(dòng)脈高壓的組織學(xué)基礎(chǔ)[2-3]。也有學(xué)者研究表明，牦牛肺血管的平滑肌含量較高[5]。本研究結(jié)果表明，直徑大于100 μm的肺血管，血管平滑肌含量隨海拔的升高逐漸增加；直徑小于50 μm的肺血管，血管平滑肌含量隨海拔的升高逐漸減少。肺中大血管的平滑肌含量較多，有利于血管的收縮，可提供足夠的壓力將血液輸送至微小血管中；隨著血管變細(xì)，平滑肌含量逐漸變少，不易產(chǎn)生肺動(dòng)脈高壓，對(duì)低氧表現(xiàn)出不敏感，有利于牦牛肺的低氧適應(yīng)。當(dāng)海拔高度為3 700 m時(shí)，大通牦牛與澤庫(kù)牦牛的肺血管平滑肌含量表現(xiàn)出明顯差異。大通牦牛的育種父本來(lái)自于海拔 4 500 m 以上的玉樹野牦牛，因此大通牦牛的肺血管平滑肌含量表現(xiàn)出一定特殊性，從而導(dǎo)致其與澤庫(kù)牦牛在肺血管平滑肌含量上的差異。張勤文等在大通牦牛骨骼肌的研究中發(fā)現(xiàn)，大通牦牛的組織學(xué)特點(diǎn)不僅與環(huán)境有關(guān)，與其遺傳因素也直接相關(guān)[7-9]，這與本研究的結(jié)論具有相似性。

肺氣血屏障是肺泡與肺泡隔內(nèi)毛細(xì)血管中的血液進(jìn)行氣體交換的薄層結(jié)構(gòu)，其組織學(xué)特點(diǎn)可影響肺氣體交換速率和交換量。肺氣血屏障的算術(shù)平均厚度是衡量肺內(nèi)氣體交換的重要參數(shù)，可反映氣體交換的速度和阻力。本研究中，2個(gè)海拔高度下大通牦牛和澤庫(kù)牦牛肺氣血屏障的算術(shù)平均厚度均比海晏牦牛薄，且差異顯著（P<0.05）。肺氣血屏障相對(duì)較薄，減少了氣體中氧彌散時(shí)的阻力，有利于肺的氣體交換，是高海拔牦牛肺組織對(duì)低氧的一種適應(yīng)性變化。2個(gè)海拔高度下的大通牦牛，其肺氣血屏障的算術(shù)平均厚度與澤庫(kù)牦牛相比差異均不顯著。主要原因與大通牦牛的育種特點(diǎn)有關(guān)，其遺傳特性中體現(xiàn)出玉樹野牦牛的遺傳特征，具有肺氣血屏障相對(duì)較薄的特點(diǎn)。

管徑大于100 μm的牦牛肺血管，其平滑肌含量隨海拔的升高逐漸增加；管徑小于50 μm的牦牛肺血管，其平滑肌含量隨海拔的升高逐漸減少。肺氣血屏障隨海拔的升高逐漸變薄，這是牦牛肺組織適應(yīng)高原低氧環(huán)境的組織學(xué)特點(diǎn)。大通牦牛肺臟的組織結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一定特異性，與其育種特點(diǎn)有關(guān)。

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