上 海 理 工 大 学 学 报
第24卷 第2期 J. University of Shanghai for Science and Technology Vol.24 No.2 2002 文章编号： 1007-6735(2002)02-0104-05
动脉血管低温保存后的功能测试
周国燕1, 徐红艳1, 华泽钊1, 刘锦纷2, 丁文祥2
(1. 上海理工大学 动力工程学院, 上海 200093; 2. 上海第二医科大学 附属新华医院, 上海 200092)
摘要： 血管的基本功能在冻存后的保持情况对血管移植影响很大. 通过测量冻存前后血管基本功能来判断保存效果的优劣,分别用含不同浓度的去甲肾上腺素或硝普钠的培养液,来测试经不同降温速率冻存后的血管的收缩功能和舒张功能,以确定降温速率对保持血管基本功能的影响.
关键词： 动脉; 低温保存; 去甲肾上腺素; 硝普钠; 收缩功能; 舒张功能中图分类号： R 318.52; R 318.11 文献标识码： A
Basic function testing of cryopreserved arteries
ZHOU Guo-yan1, XU Hong-yan1, HUA Ze-zhao1, LIU Jin-fen2, DING Wen-xiang2
(1. College of Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;
2. Xinhua Hospital Attached to Shanghai Second Medical University, Shanghai 200092, China)
Abstract： The maintaining of the basic function of arteries after frozen-thawed is of greatinfluence on transplantation. In the paper, it is estimated whether the preservation protocol effectis preferable or not by testing the basic function of arteries after cryopreservation. The relaxationfunction of the cryostored arteries is assessed using specific endothelium-dependent vasodilatorsand the changes of arteries in vascular smooth muscle contractile tone are assessed usingnorepinephrine. All the testing data are compared to those obtained with fresh tissues. Theconclusion is that the higher the cooling rate is, the less basic function of arteries is maintainedand the survival of relaxation function is better than that of contraction function.
Key words： artery; cryopreservation; norepinephrine; nipride; vasocontractive function; vasodi-lative function
血管移植是治疗心血管疾病的有效手段之一,由于新鲜血管来源有限,血管的低温保存成为研究的重要课题. 血管是生物体血液循环系统的重要组成部分,由于心脏射血是周期性的,所以除了毛细血管之外的大部分血管也都作周期性的收缩和舒张运动,收缩和舒张功能是血管的基本功能.
收稿日期： 2001-07-02
基金项目： 国家自然科学基金重点资助项目(59836240) 作者简介： 周国燕(1970－), 女, 讲师.
动脉经冻存后,收缩和舒张功能是否得到很好的维持,对其使用有很大的影响. 只有在这一功能得到很好保证的前提下,才可以进行移植使用.所以要测量血管的收缩和舒张功能在冻存前后的情况.
动脉冻存后基本功能保持情况的研究国外从
万方数据
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20世纪80年代末开始. David[1,2]先后测试了冻存后的狗冠状动脉血管对乙酰胆碱
内皮素
凝血酶和P物质的内皮
依赖性舒张反应和对异丙肾上腺素的非内皮依赖性舒张反应. Schoeffter[3]测试了冻存后猪冠状动脉血管对前列腺素作用的收缩反应,发现对硝普钠作用的非内皮依赖性舒张反应下降17%. Ellis对人体肺动脉进行了低温保存[4],冻存后血管的收缩力降为新鲜时的76%. Nataf对人体乳动脉进行了低温保存[5],发现血管的收缩功能下降较大. 国内这方面研究较少,上海第二医科大学附属新华医院与上海理工大学合作,在国内首先进行动脉血管的保存实验,在新生小牛主动脉的低温保存研究中测试了其组织功能[6].
降温速率是影响血管冻存质量的重要因素之一[7],本文研究经不同降温速率冻存后的血管基本功能的维持情况,以确定其对基本功能的具体影响. 主动脉环对由去甲肾上腺素和硝普钠引起的血管收缩张力和舒张张力的变化,与实验药物的浓度呈依赖性关系,即药物浓度增加,血管收缩张力和舒张张力也随之增加.
1 实验原理和方法
a. 实验装置 实验装置如图1所示,其主要
由测力传感器
活动支架恒温水浴等几部分组成.
图1 功能测试实验装置示意图
Fig.1 Schematic diagram of the apparatus on which the basic functions of arterial were tested
b. 实验原理 血管内壁受到血液均匀压强pr的作用,则在管壁内部产生周向拉力F, F与pr
间的关系如下: F = pr
L,其中L
恒温水浴中. 将动脉环的下端套在
固定的玻璃棒支架上,即其下端位置固定. 动脉环的上端套在另一活动玻璃棒支架上,玻璃棒支架的上端用细线与测力传感器相连,并加含一定浓度的实验药物的培养液,经20 min后,动脉环壁在药物的作用下进行收缩或舒张,管壁内产生的收缩张力或舒张张力经活动玻璃棒支架
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入
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ͬһÒÎïŨ¶ÈÌõ¼þϵÄ3只试样的结果
取平均值,就得到表1所示的不同降温速率下,新鲜动脉组与冻存后动脉组对不同浓度去甲肾上腺素所反应的张力变化情况.
万
方数据 图2 动脉受物质的量浓度为10－5 mol/L的去甲肾上 腺素作用的收缩张力-时间曲线(2 K/min)
Fig.2 The contraction tension-time curve of artery in response to NA (10－5mol/L, 2 K/min)表1 不同降温速率下动脉环冻存前后对不同浓度去 甲肾上腺素反应的张力变化
Tab.1 The contraction tension changes between the fresh arteries and the ones after frozen-thawed in response to different concentrations of NA at different detemperature rates
张力变化(%)(冻存/新鲜)
药物浓度 cs /(molmin－1)
10－910－810－710－610－50.571.065.081.781.375.82.072.877.975.071.768.45.065.055.155.057.2
55.2
对于每个实验组的3段动脉的张力,分别作以下数据处理: 以对物质的量浓度为10－5 mol/L去甲肾上腺素对新鲜血管的反应张力相对变化率为基准(100%),把用其他浓度时产生的张力与其比较,可以得出图3所示的浓度-张力曲线. 从图3可看出,冻存前后血管收缩张力都随药品浓度增加而增加,且新鲜血管增加程度比冻存后大.
图3 动脉的收缩张力对去甲肾上腺素的
浓度依赖性曲线(2 K/min)
Fig.3 The curve of contraction tension change with concentration of NA of artery (2 K/min)
3.2 非内皮依赖性舒张张力实验
图4是新鲜血管和冻存后(0.5 K/min)血管受物质的量浓度为10－4 mol/L硝普钠作用的舒 张张力-时间曲线,从中可以看出,新鲜血管先经10
－
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5
mol/L
去甲肾上腺素刺激作用产生的最大收缩
张力为13.8 g,随后用浓度为10－4 mol/L的硝普钠刺激,使血管舒张,张力降为7.5g. 因此10－4mol/L硝普钠使血管产生了6.3 g的舒张张力,舒张率为71.6%. 同样,冻存后的血管先经10－5 mol/L去甲肾上腺素刺激作用产生的最大收缩张力为12.0 g,随后用浓度为10－4 mol/L的硝普钠刺激张力降为7.2 g,所以10－4 mol/L硝普钠使血管产生4.8 g的舒张张力,舒张率为68.6%. 可见冻存后羊主动脉对10－4 mol/L硝普钠的舒张能力是新鲜血管的95.8%. 对每组的3只动脉的结果取平均值,就得到表2所示的,在不同降温速率下冻存前后动脉环对不同浓度硝普钠反应的张力变化. 再将新鲜动脉和冻存后动脉对不同浓度硝普钠反应舒张率进行比较,可以得出浓度-舒张率对比曲线. 同样,冻存前后血管舒张率都对药品浓度有依赖性.
图4 动脉受物质的量浓度为10－4 mol/L的去硝普钠 作用的舒张张力-时间曲线(0.5 K/min)
Fig.4 The relaxation tension －time curve of artery in response to nipride (10－4 mol/L, 0.5 K/min)表2 不同降温速率下动脉环冻存前后对不同浓度 硝普钠反应的张力变化
Tab.2 The relaxation tension changes between the fresh arteries response to different concentrations of nipride at and the ones after frozen-thawed in different detemperature rates
张力变化(%)(冻存/新鲜)
药物浓度 cs /(molmin－1)
10－810－710－610－510－40.190.091.590.788.591.20.592.094.092.294.694.82.081.780.478.979.978.55.077.074.570.869.2
66.6
4 分析与讨论
a. 收缩功能 从实验结果来看,按上述的低温保存基本程序降温速率分别为0.1, 0.5, 2.0和5.0 K/min,冻存后的血管对不同浓度去甲肾上腺素药物刺激反应的平均收缩能力,分别降为新鲜血管的67.0%, 75.0%, 73.2%和57.5%. 可见,降温速率对冻存后的收缩功能的保持程度是有影响的,
万
方数据随降温速率的加快,收缩功能的保持程度变差;而降温速率过慢,收缩功能的保持程度同样也会变差;中间有一效果相对较好的速率范围. 本研究得出0.5 ~ 2.0 K/min降温速率能较好保持收缩功能. b. 舒张功能 从实验结果来看,以降温速率分别为0.1, 0.5, 2.0和5.0 K/min冻存后血管对硝普钠药物刺激反应的变化率分别约为新鲜血管的90%, 90%, 80%和70%,同样反映了降温速率对冻存后的舒张功能是有影响的,随降温速率的加快,收缩功能的保持程度变差,但也有一个较佳的降温速率范围. 本研究得出0.1 ~ 2.0 K/min降温速率能较好保持舒张功能.
从以上结果看出,降温速率对冻存前后血管基本功能的保持是有影响的, 0.5 ~ 2.0 K/min降温速率能较好保持收缩功能和舒张功能. 但降温速率对舒张功能和收缩功能的影响程度并不相同,对舒张功能的影响比对收缩功能的影响程度要小.这也许与冻存对动脉壁内各种组织的损伤程度不同有关. 收缩功能是通过去甲肾上腺素激动内皮组织来测试的,而舒张功能是通过硝普钠直接作用于血管平滑肌测试的,这说明冻存过程对内皮组织的损伤程度比对平滑肌的损伤程度要大. 另一种可能是与具体实验药物有关,冻存后血管对硝普钠的作用反应变化相对不大,这与硝普钠的作用机理有关. 硝普钠对血管的作用与内皮无关,直接作用于平滑肌引起舒张反应. 冻存前后作用效果没有变化,说明硝普钠的作用通道没被破坏.如果用其他药物刺激来检查血管舒张功能,也许会有不同的结果. 更确切的结论有待于进一步试验,但冻存前后血管收缩张力和舒张张力随刺激药物浓度的变化情况是一样的.
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vascular smooth muscle and endothelium-dependentresponses after storage at －
75
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收稿日期： 2001-07-02
基金项目： 国家自然科学基金重点资助项目(59836240) 作者简介： 周国燕(1970－), 女, 讲师.
动脉血管低温保存后的功能测试
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
周国燕， 徐红艳， 华泽钊， 刘锦纷， 丁文祥
周国燕,徐红艳,华泽钊(上海理工大学,动力工程学院,上海,200093)， 刘锦纷,丁文祥(上海第二医科大学,附属新华医院,上海,200092)
上海理工大学学报
JOURNAL OF UNIVERSITY OF SHANGHAI FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY2002,24(2)1次
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引用本文格式：周国燕.徐红艳.华泽钊.刘锦纷.丁文祥 动脉血管低温保存后的功能测试[期刊论文]-上海理工大学学报 2002(2)