楊天良，楊雅楠，王 彪，蔡 原，王欣榮，王立忠，李卓航，趙生國(guó)* (.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州，730070；.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

高寒低氧是高原地區(qū)最顯著的氣候特征[1]。藏豬長(zhǎng)期生活在高海拔地區(qū)，作為我國(guó)特有地方豬種，具有適應(yīng)高寒低氧環(huán)境的眾多生物學(xué)特性，如耐粗飼、適應(yīng)能力強(qiáng)、動(dòng)作靈活，能夠快速對(duì)外界刺激作出反應(yīng)[2]。高原動(dòng)物為適應(yīng)高原低氧的選擇壓力，形成了獨(dú)特的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，如心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)等穩(wěn)態(tài)機(jī)制的存在[3-4]，使機(jī)體在低氧應(yīng)激下可以代償性地穩(wěn)定組織的氧氣水平，從而能夠在高原環(huán)境中得以繁衍生息[5-6]。肺臟作為機(jī)體重要的呼吸器官之一，其肺動(dòng)脈及毛細(xì)血管網(wǎng)組成功能血管，直接參與氣體的交換。目前關(guān)于藏豬和杜長(zhǎng)大三元雜交豬的肺臟血管解剖特征的報(bào)道較少，本研究以杜長(zhǎng)大三元雜交豬為對(duì)照，研究藏豬肺臟血管鑄型及動(dòng)脈管徑特征，從組織解剖學(xué)水平闡明藏豬肺臟組織響應(yīng)高原低氧環(huán)境的結(jié)構(gòu)特征，為從分子水平進(jìn)一步揭示藏豬肺臟適應(yīng)高原低氧環(huán)境的遺傳機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料選取海拔3 000 m的12月齡甘南藏豬3頭(TIG)、海拔2 500 m的12月齡的永登杜長(zhǎng)大三元雜交豬3頭(HYD，簡(jiǎn)稱雜交豬)、海拔1 000 m 的12月齡移居涇川藏豬3頭(TIMJ)及涇川雜交豬3頭(HJC)，屠宰收集完整的左肺。

1.2 鑄型劑配制稱取70～150 g ABS塑料顆粒，溶解于1 000 mL混合丙酮與丁酮的混合溶液中(丙酮∶丁酮的混合體積比為1∶1)，制成7%～15%濃度的灌注劑充分搖勻備用；ABS灌注劑需在灌注前15 d配制以便ABS顆粒充分溶解。在鑄型劑使用前，加入適量蘇丹Ⅲ染料，充分搖勻。

1.3 鑄型標(biāo)本制作將采集到的豬肺臟樣本用溫水浸泡并修整，使其表面動(dòng)脈血管走形清晰可見(jiàn)，分別從肺周至主動(dòng)脈方向反復(fù)擠壓，排出淤血。從左肺動(dòng)脈處插入針頭并固定，并依次注入7%、15%濃度的鑄型劑，待動(dòng)脈飽滿，阻力最大時(shí)完成灌注，靜置于涼水中1 h，待灌注劑充分凝固后將樣本取出自然風(fēng)干，將樣本置于30%的鹽酸中腐蝕10～12 d，并沖洗殘余物，晾干后得到整體鑄型標(biāo)本。

2 結(jié)果

2.1 肺臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)分析通過(guò)對(duì)藏豬和雜交豬體質(zhì)量及肺臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)測(cè)定分析，根據(jù)表1可以看出，甘南藏豬左肺質(zhì)量、長(zhǎng)徑和短徑均明顯高于移居涇川藏豬，永登雜交豬左肺質(zhì)量低于涇川雜交豬，而長(zhǎng)徑和短徑均高于涇川雜交豬。通過(guò)左肺質(zhì)量占體質(zhì)量相對(duì)值比較，發(fā)現(xiàn)藏豬群體該比值顯著(P<0.05)高于雜交豬群體。

表1 肺臟形態(tài)學(xué)指標(biāo)

2.2 肺動(dòng)脈血管鑄型標(biāo)本結(jié)構(gòu)觀察與分析觀察藏豬和雜交豬的肺臟動(dòng)脈鑄型標(biāo)本(圖1)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈立體鑄型標(biāo)本能清楚顯示其解剖結(jié)構(gòu)，管道充盈飽滿、疏密有度，且三維結(jié)構(gòu)立體感強(qiáng)，能充分顯示整體形態(tài)結(jié)構(gòu)，動(dòng)脈及其分支走行分布清晰，豬肺臟內(nèi)部管道和外部解剖結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系清晰可見(jiàn)。其動(dòng)脈分布特征整體呈“樹枝狀”，左肺動(dòng)脈分二支進(jìn)入左肺上、下葉。上葉動(dòng)脈分支最粗，下葉分支最細(xì)，并且呈不同角度分出若干迂曲、小動(dòng)脈、微動(dòng)脈，其中Ⅰ級(jí)分支角度最小，小動(dòng)脈和微動(dòng)脈分支角度約為90°，呈現(xiàn)樹枝形分布特征。比較發(fā)現(xiàn)，藏豬肺臟Ⅰ級(jí)動(dòng)脈分支數(shù)多為23～27條，而白豬的多為28～32條。藏豬小動(dòng)脈及微動(dòng)脈分支多而密集，雜交豬的少而稀疏。相同部位的肺動(dòng)脈分支角度，藏豬大于雜交豬。

A.藏豬;B.雜交豬

2.3 肺臟動(dòng)脈及其分支管徑變化特征通過(guò)測(cè)定不同海拔藏豬、雜交豬肺臟動(dòng)脈及各部位分支血管管徑(表2)，發(fā)現(xiàn)兩者的動(dòng)脈分布、管徑變化規(guī)律類似，管徑隨分支的增加逐漸變小，并在Ⅳ級(jí)分支處達(dá)到測(cè)定最小值。

表2 肺臟動(dòng)脈及其分支各部位管徑 mm

由表3可知，通過(guò)對(duì)不同海拔藏豬和雜交豬肺臟動(dòng)脈及其分支各部位管徑占體質(zhì)量的相對(duì)值(T/W)比較發(fā)現(xiàn)，藏豬群體T/W值均顯著(P<0.05)高于雜交豬群體。甘南藏豬各部位T/W值均高于移居涇川藏豬，二者差異不顯著。進(jìn)而對(duì)兩個(gè)地區(qū)的雜交豬群體比較發(fā)現(xiàn)，永登雜交豬各部位T/W值均高于涇川雜交豬，差異不顯著。

表3 肺臟動(dòng)脈及其分支各部位管徑占左肺質(zhì)量的相對(duì)值比較(T/W)

2.4 肺臟微血管鑄型標(biāo)本分析通過(guò)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，藏豬和雜交豬肺臟微血管表面均較粗糙，且藏豬管徑小于0.42 mm的小動(dòng)脈與上一級(jí)動(dòng)脈約呈90°角分支，微動(dòng)脈末端鈍圓(圖2A、B)。甘南和移居涇川藏豬(圖2C、D)管徑為6.64～ 81.89 μm的左肺微動(dòng)脈標(biāo)本，其微動(dòng)脈表面凹痕分布均勻，數(shù)量多，多呈“葫蘆”狀或“足印”狀，其內(nèi)皮細(xì)胞核壓痕長(zhǎng)度為11.55～13.32 μm，寬度為5.22～6.51 μm，且微血管表面分布有較淺的環(huán)形縮窄；而相同管徑范圍內(nèi)的永登和涇川雜交豬(圖2E、F)微動(dòng)脈表面凹痕分布不均勻，數(shù)量較少，多呈“橢圓”形或“紅豆”形，其內(nèi)皮細(xì)胞核壓痕長(zhǎng)度為11.93～15.80 μm，寬度為4.44～5.87 μm。在永登雜交豬管徑為87.31～95.40 μm 范圍內(nèi)的微動(dòng)脈表面，內(nèi)皮細(xì)胞核壓痕沿微血管長(zhǎng)軸縱向排布。

3 討論

3.1 肺動(dòng)脈鑄型標(biāo)本及各分支血管管徑比較分析鑄型標(biāo)本的制作在解剖學(xué)研究工作中有著特別重要的地位，它能清楚的反映器官內(nèi)腔或其血管和分泌管的分支和分布[7]，觀察不同海拔藏豬與白豬左肺動(dòng)脈血管鑄型標(biāo)本發(fā)現(xiàn)，肺動(dòng)脈分布呈現(xiàn)典型的“樹狀”特征。肺臟作為人和動(dòng)物的呼吸器官，參與機(jī)體正常生命活動(dòng)的重要代謝途徑[8]，有學(xué)者根據(jù)肺臟的分葉程度和胸膜的厚度，認(rèn)為豬肺臟具有明顯的葉間隔[9]，本研究獲得的藏豬及長(zhǎng)白豬左肺鑄型標(biāo)本葉間分隔清晰且明顯。有研究指出，與低海拔大鼠相比，高原鼢鼠肺組織微血管密度大，利于氧氣的彌散[10]。牦牛肺部組織中的毛細(xì)血管網(wǎng)很發(fā)達(dá)，可以增加肺血流量和肺通氣量，從而提高了牦牛在缺氧條件下的氣體交換[11]。另有研究指出，藏羊肺動(dòng)脈管徑大于小尾寒羊，有利于加速血氧運(yùn)輸[12]，強(qiáng)紫外線照射是導(dǎo)致高原居民血管擴(kuò)張的主要原因[13]。動(dòng)脈管徑大有助于增加血管內(nèi)紅細(xì)胞數(shù)量[14]，也是血管擴(kuò)張的表現(xiàn)。本研究對(duì)高海拔的甘南藏豬肺臟動(dòng)脈鑄型與低海拔的移居涇川群體進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)甘南藏豬較移居涇川藏豬動(dòng)脈管徑大，且與雜交豬相比，藏豬毛細(xì)血管網(wǎng)更為發(fā)達(dá)。對(duì)于藏豬而言，較粗的動(dòng)脈血管和致密發(fā)達(dá)的毛細(xì)血管網(wǎng)可以保證其肺臟充足的血氧供應(yīng)，從而更好的協(xié)調(diào)機(jī)體各組織間的氧氣供應(yīng)，使得藏豬在低氧的環(huán)境下能夠更好的生存。研究認(rèn)為，較粗的動(dòng)脈及發(fā)達(dá)的毛細(xì)血管網(wǎng)是藏豬肺臟適應(yīng)高原低氧環(huán)境的重要體現(xiàn)。

3.2 肺臟相對(duì)大小及血管相對(duì)豐富度比較對(duì)于肺臟而言，單位面積內(nèi)血管的豐富度可直接影響到血液輸送效率。有研究對(duì)牦牛與黃牛睪丸動(dòng)脈及分支管徑與睪丸質(zhì)量的相對(duì)比值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)牦牛的比值顯著地高于黃牛，認(rèn)為牦牛睪丸能夠提供更為充足的血液，血液輸送效率更高[15]。還有學(xué)者認(rèn)為，長(zhǎng)期生活在高海拔環(huán)境中的動(dòng)物由于受自然選擇的影響，從而導(dǎo)致心肺體積變大[16]。但對(duì)于本研究而言，由于藏豬與雜交豬二者個(gè)體大小存在明顯差異，為確定肺臟占單位個(gè)體體質(zhì)量的相對(duì)值，因此對(duì)左肺占體質(zhì)量的比值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)藏豬該比值顯著高于雜交豬(P<0.05)，說(shuō)明藏豬肺臟相對(duì)較重，研究推測(cè)，這種變化可能是由于藏豬長(zhǎng)期生活在高海拔環(huán)境所致。進(jìn)而對(duì)藏豬和雜交豬肺臟動(dòng)脈及分支管徑測(cè)定值與協(xié)變量即肺臟質(zhì)量的相對(duì)比值進(jìn)行差異顯著性分析，發(fā)現(xiàn)藏豬的數(shù)值顯著高于雜交豬(P<0.05)。該結(jié)果說(shuō)明，單位質(zhì)量的藏豬肺臟中包含的動(dòng)脈血管更為豐富，本研究認(rèn)為，這是藏豬肺臟適應(yīng)高原低氧環(huán)境的又一重要特征。

3.3 肺臟微血管分布及特征分析微動(dòng)脈作為毛細(xì)血管前阻力血管，被看作是微循環(huán)的"總閘門"，而毛細(xì)血管前括約肌則通過(guò)控制毛細(xì)血管的舒張來(lái)實(shí)現(xiàn)“分閘門”的作用[17]。有學(xué)者將牦牛微血管形態(tài)描述為“樹根樣”[18]，將人右心室壁微血管微靜脈的形態(tài)描述為“根須狀”[19]。本研究利用掃描電鏡技術(shù)對(duì)鑄型標(biāo)本進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)藏豬和雜交豬肺臟微血管形狀近似“樹枝樣”，藏豬微血管分支夾角多呈“直角”。有研究認(rèn)為，人和動(dòng)物長(zhǎng)期暴露在高原環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓[20]。因此本研究推測(cè)，夾角呈“直角”可能是因?yàn)椴刎i世居高海拔地區(qū)，為減緩血液沖擊從而形成的微血管保護(hù)結(jié)構(gòu)。另有研究發(fā)現(xiàn)，同平原同類動(dòng)物相比，肺內(nèi)微血管和彈力纖維更加豐富[21]，有利于氣體交換[22]。張平等[23]在豬心室壁微血管鑄型表面上發(fā)現(xiàn)“環(huán)形褶皺”和“內(nèi)皮細(xì)胞壓痕”，認(rèn)為這種環(huán)形結(jié)構(gòu)是由于毛細(xì)血管前括約肌收縮和舒張所致。本研究認(rèn)為，甘南藏豬較低海拔移居藏豬及雜交豬“環(huán)形縮窄”排布更緊密且“內(nèi)皮細(xì)胞壓痕”壓跡更深，這與藏豬所處生活環(huán)境有很大關(guān)系，高寒低氧的外界環(huán)境促使毛細(xì)血管前括約肌產(chǎn)生適應(yīng)性變化，從而導(dǎo)致血管收縮加劇，壓痕變深，這種結(jié)構(gòu)使得藏豬在高原環(huán)境下能夠更好的控制肺臟中血液的流動(dòng)，保持良好的生理狀態(tài)。

研究認(rèn)為，甘南藏豬肺血管管徑相較于海拔較低的移居涇川藏豬大且毛細(xì)血管網(wǎng)更為發(fā)達(dá)，微血管表面的“環(huán)形縮窄”和“內(nèi)皮細(xì)胞核壓痕”數(shù)量也明顯多于低海拔的藏豬和雜交豬群體。高海拔地區(qū)藏豬這些獨(dú)特的血管解剖特征可為肺臟提供充足的血液，能夠快速將氧氣運(yùn)送至機(jī)體各個(gè)器官和組織，可能是藏豬能夠適應(yīng)高海拔缺氧環(huán)境的原因之一。