补钙可减弱犬缺氧性肺血管收缩反应*
作者：金咸瑢 陈彩萍 余尚斌 王迪浔
单位：同济医科大学基础医学院病理生理学教研室，武汉 430030
关键词：钙；低氧；血管反应性；肺；脑
同济医科大学学报990308 摘要 研究补充钙对缺氧性肺血管收缩反应及脑血管舒张反应的影响。在全麻狗，静脉滴注CaCl2生理盐水(1 mg*kg-1*min-1)。用原子吸收光谱法测定血清钙，输钙前后分别测常氧与缺氧时血流动力学指标，并测右颈总动脉血流量反映相对脑血流量(CBF)。以缺氧时肺血管阻力(PVR)和CBF变化率(dPVR%， dCBF%)反映血管反应强度。 结果： 常氧下血清钙从1.65～1.85 mmol/L增加至3.10～3.20 mmol/L时可降低平均肺动脉压(mPAP)(P<0.01),此时平均体动脉压、体血管阻力、心输出量(CO)和CBF均无明显变化。补钙前吸10%氧5 min时mPAP、PVR、CBF、CO都增加(均为P<0.01)。补钙后缺氧5 min, mPAP、PVR增高程度和dPVR%均较未用钙时小(P分别为<0.05、<0.01、<0.01),CBF的变化无显著性意义。提示补一定浓度钙可减轻缺氧性肺动脉高压而无增强缺氧性脑血管舒张反应的副作用。
, http://www.100md.com
Pulmonary Vascular Constrictive Response to Hypoxia Could Be
Depressed by Calcium Supplement
Jin Xianrong， Chen Caiping， Yu Shangbin et al
Department of Pathophysiology, School of Basic Medical Sciences,Tongji Medical University, Wuhan 430030
Abstract To investigate the effect of calcium supplement on the hypoxic responsiveness of pulmonary and cerebral vessels, anesthetized dogs were given CaCl2 saline(1 mg.kg-1 .min-1) intravenously. The serum calcium levels were measured by atomic absorption spectroscopy method. The haemodynamic parameters were determined. The vascular responsiveness was expressed by the percentage of the hypoxic changes in pulmonary vascular resistance and cerebral blood flow(dPVR%,dCBF%). The results showed that the mean pulmonary artery pressure(mPAP) was decreased in normoxia when the concentration of serum calcium increased from 1.65～1.85 mmol/L up to 3.10～3.20 mmol/L (P<0.01), whereas the mean systemic artery pressure, systemic artery resistance, cardiac output(CO) and CBF remained unchanged. mPAP,pulmonary vascular resistance(PVR),CBF and CO were increased during the inspiration of 10% O2 for 5 min (P<0.01). The increase in mPAP and PVR in hypoxic dogs with hypercalcemia were not as significant as those before calcium supplement (P<0.05 and <0.01, respectively). However, there was no statistic significance in the hypoxic change of CBF between groups before and after calcium administration. It is suggested that calcium administration might reduce hypoxic pulmonary hypertension without the side effect of enhancing cerebral vascular dilatation.
, 百拇医药
Key words calcium; hypoxia; vascular responsiveness; pulmonary; cerebral
多年来人们对缺氧性肺血管收缩反应的神经体液机制进行了不少研究，其中大多探讨神经递质(包括神经肽)及血管活性物质的作用，较少研究电解质对血管反应性的影响。我们曾对钾、镁、锌、硒盐等进行整体或离体实验研究，证明其均有降低急性缺氧性肺动脉高压的作用[1～3]。本文旨在应用静脉滴注氯化钙溶液适当提高血清钙浓度，观察其在整体情况下是否影响肺脑血管对缺氧的反应性。
1 材料与方法
1.1 动物
杂种狗10只，雌雄不拘，体重(14.15±2.01) kg，由同济医科大学实验动物学部提供。
1.2 血流动力学测定
, http://www.100md.com
巴比妥钠(30 mg/kg)静脉注射麻醉，并以0.05 mg/min维持麻醉。行气管插管，连接带活瓣的三通，自主呼吸。经股动脉插入一7 F的导管，备测主动脉压和心输出量用；经股静脉插入一导管备输液给药用；经颈外静脉插入一5 F的Swan-Ganz漂浮导管至肺动脉备测肺动脉压。测压导管均连接压力传感器，接生理记录仪(Nihon-Kohden)监视和记录。在右颈总动脉上安置一探头，接电磁流量仪(Nihon-Kohden),测血流量以反映脑相对血流量。用热稀释法测心输出量。
1.3 缺氧反应试验
吸入常氧,用上述方法测平均肺动脉压(mPAP)、平均体动脉压(mSAP)、心输出量(CO)、心率、脑相对血流量(CBF)，并计算肺血管阻力(PVR)和体血管阻力(SVR)。自主呼吸下,经气管插管吸入10%氧，缺氧5 min时重复测上述指标。
1.4 缺氧性血管反应性指标
, 百拇医药
以缺氧时肺血管阻力变化率(dPVR%)反映肺血管反应。以缺氧时脑相对血流量变化率(dCBF%)反映脑血管反应。
dPVR% =[(缺氧时PVR-缺氧前PVR)/ 缺氧前PVR]×100%
dCBF% =[(缺氧时CBF-缺氧前CBF)/ 缺氧前CBF]×100%
1.5 血清钙测定
输钙前及输钙后每隔40 min取静脉血，用原子吸收光谱法测血清钙。
附表 血钙对犬急性缺氧性肺脑血管反应的影响(
±
,n=10) 指 标
, 百拇医药
补 钙 前
补 钙 后
常氧
缺氧
常氧
缺氧
mPAP(kPa)
2.26
±0.45
3.26
±0.48##
1.91
±0.19△
, http://www.100md.com
2.71
±0.42*##
PVR(kPa*s*L-1)
81.35
±39.00
127.80
±46.50##
78.03
±2.31
110.47
±5.25**##
, http://www.100md.com
dPVR%
65.41
±42.58
36.61
±4.94**
CBF(ml*min-1)
124.50
±30.28
138.90
±40.21#
120.56
, http://www.100md.com ±11.89
128.06
±14.93
dCBF%
10.89
±9.20
8.56
±4.14
CO(L*min-1)
1.68
±0.59
1.80
, http://www.100md.com ±0.68#
1.50
±0.15
1.61
±0.16**
dCO(L*min-1)
0.15
±0.14
0.12
±0.03
mSAP(kPa)
17.37
, http://www.100md.com
±1.56
18.26
±1.48
17.53
±1.30
17.03
±2.40#
SVR(kPa.s.L-1)
652.30
±183.50
675.66
±197.30
, 百拇医药
642.00
±21.92
641.45
±40.84
与补钙前常氧组比较 △ P<0.01；与补钙前缺氧组比较 * P<0.05 ** P<0.01；与常氧时比较 # P<0.05 ## P<0.011.6 统计
数据以±s表示。缺氧前后与用钙前后自身对照，进行配对t检验。
2 结果
2.1 钙对犬基础血流动力学的影响
, 百拇医药
动物在进行实验前常氧下测血清钙，其范围为1.65～1.85 mmol/L，并测正常血流动力学指标。当静脉滴注氯化钙生理盐水液(1 mg.kg-1*min-1)使血清钙达3.10～3.20 mmol/L时，再测血流动力学指标，可见在mSAP、SVR、CO和CBF尚无明显影响时，动物的mPAP已降低，与补钙前相比差异有极显著意义(P<0.01)。见附表。
2.2 钙对犬肺脑血管缺氧反应的影响
2.2.1 基础血钙时肺脑血管对缺氧反应： 吸入10%氧5 min时，mPAP、PVR增高非常明显，CO、CBF也增加。但mSAP和SVR的增加无显著性意义。见附表。
2.2.2 补钙后肺脑血管对缺氧反应： 当滴注氯化钙生理盐水液使血清钙升至3.10～3.20mmol/L时，吸入10%氧5 min时，mPAP及PVR的升高程度较未补钙者减弱，dPVR%从(65.41±42.58)%降为(36.61±4.94)%，说明肺血管对缺氧反应性降低。但其对体循环的影响较小。补钙后缺氧时，脑血流增加程度似较小，与常氧比较差异无显著性意义，dCBF%与用钙前差异也无显著性意义(附表)。然而在缺氧10 min时，dCBF%明显小于用钙前缺氧10 min时的变化率，差异有显著意义(P<0.05)。
, http://www.100md.com
3 讨论
流行病学调查及动物实验表明，增加食入钙有助于降低一部分高血压病患者或自发性高血压大鼠的体动脉压[4～6]，并认为细胞内钙稳态失调，通过影响血管内皮细胞生成和(或)释放血管活性物质，进而影响血管舒缩状态和动脉血压。但补钙是否有降低肺动脉高压的作用，很少有报道。
从本实验测得，麻醉狗的血清钙浓度为1.65～1.85 mmol/L，若输入氯化钙使升高至3.10～3.20 mmol/L时，虽然对基础mSAP及SVR未见明显影响，而对基础mPAP已有明显降低效应。说明增高血清钙水平对肺循环的作用较对体循环作用更为明显。同时也发现血清钙一定程度的增高可降低肺血管缺氧性收缩反应，减弱肺动脉高压及肺血管阻力的增高程度，而对缺氧时mSAP和SVR的影响则极弱。
急性缺氧时脑血管出现舒张反应。本实验中的CBF虽仅反映脑血流量相对值，但缺氧时呈规律性增加，由于此时体动脉压无明显变化，因此脑血流增加可间接反映脑血管阻力降低，即发生了脑血管舒张反应。只是本实验动物为自主呼吸，缺氧时因通气增强导致PaCO2降低[(3.22±0.92)kPa降至(2.44±0.36)kPa]，因而dCBF%仅(10.89±9.20)%。补钙对脑基础血流影响不大，在此基础上缺氧，dCBF%似较弱于未输钙前，但二者差异无显著性意义。不过补钙后缺氧10 min时的dCBF%明显低于不补钙缺氧10 min者。上述结果提示，一定程度的补钙可以降低肺血管缺氧性收缩反应，有助于降低肺血管阻力及肺动脉压，同时可以不明显影响体动脉压及不进一步增强缺氧性脑血管舒张反应。但是补钙似有一定减弱脑缺氧性舒血管反应的作用。顾正中也曾提出，增加脑血管周围细胞外液钙离子浓度可引起脑血管收缩，呈浓度和时间依赖性[7]。钙为何对肺脑血管作用不一致尚需进一步研究。
, 百拇医药
关于补充钙降低体动脉压的机制国内外曾有人做过研究与报道[4,5，8,9]，认为可能有下述一些因素：降低血管紧张素系统活性；影响儿茶酚胺合成和血浆儿茶酚胺水平；稳定细胞膜结构，控制膜离子通透性，使钙不致大量进入平滑肌细胞内；还可能与钙调蛋白结合，激活细胞膜钙泵，增加钙外流；可能增高钠-钾泵活性，减少细胞内钠；以及使内皮细胞产生EDRF等。这些因素可能也是钙降低肺动脉压的基本机制。
* 国家“八五”科技攻关项目 (No.85-915-03-06)
作者简介:金咸王容,女,1932年生，教授
参考文献
1 冯大明，余尚斌，王迪浔. 钾对狗缺氧性脑肺血管舒缩反应的影响. 衡阳医学院学报,1993,21(4)：353
2 卢传义，王迪浔. 高镁饮食对大鼠缺氧性肺血管反应和慢性缺氧性肺动脉高压的影响. 中国病理生理杂志,1991,7(6)：592
, 百拇医药
3 万 有，王迪浔. 急性缺氧性肺脑血管反应中活性氧的作用及硫酸锌亚硒酸钠对其影响. 中国病理生理杂志,1993,9(2)：309
4 范建平. 高钙对自发性高血压大鼠的降压作用及其机制的初步研究. 中华心血管杂志， 1991，19(5)：322
5 任 骏. 饮食钙的摄入与高血压-基础与临床. 心血管病进展， 1997，18(3)：151
6 Hatton D C, Scrogin K E, Metz J A et al. Dietary calcium alters blood pressure reactivity in spontaneously hypertensive rats. Hypertension,1989,13:622
7 顾正中. 脑循环与临床. 上海:上海科技出版社， 1983.76
, 百拇医药
8 Hagihera M, Togari A, Matsumoto S et al. Dietary calcium deprivation increased the level of plasma catecholamines and catecholamine-synthesizing enzymes of adrenal glands in rats. Biochem Pharmacol,1990,39:1229
9 Bohr D F,Wu C C. Mechanisms of calcium relaxation of vascular smooth muscle. Am J Physiol,1991,261:H1411
(1998-12-10 收稿), http://www.100md.com
单位：同济医科大学基础医学院病理生理学教研室，武汉 430030
关键词：钙；低氧；血管反应性；肺；脑
同济医科大学学报990308 摘要 研究补充钙对缺氧性肺血管收缩反应及脑血管舒张反应的影响。在全麻狗，静脉滴注CaCl2生理盐水(1 mg*kg-1*min-1)。用原子吸收光谱法测定血清钙，输钙前后分别测常氧与缺氧时血流动力学指标，并测右颈总动脉血流量反映相对脑血流量(CBF)。以缺氧时肺血管阻力(PVR)和CBF变化率(dPVR%， dCBF%)反映血管反应强度。 结果： 常氧下血清钙从1.65～1.85 mmol/L增加至3.10～3.20 mmol/L时可降低平均肺动脉压(mPAP)(P<0.01),此时平均体动脉压、体血管阻力、心输出量(CO)和CBF均无明显变化。补钙前吸10%氧5 min时mPAP、PVR、CBF、CO都增加(均为P<0.01)。补钙后缺氧5 min, mPAP、PVR增高程度和dPVR%均较未用钙时小(P分别为<0.05、<0.01、<0.01),CBF的变化无显著性意义。提示补一定浓度钙可减轻缺氧性肺动脉高压而无增强缺氧性脑血管舒张反应的副作用。
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Pulmonary Vascular Constrictive Response to Hypoxia Could Be
Depressed by Calcium Supplement
Jin Xianrong， Chen Caiping， Yu Shangbin et al
Department of Pathophysiology, School of Basic Medical Sciences,Tongji Medical University, Wuhan 430030
Abstract To investigate the effect of calcium supplement on the hypoxic responsiveness of pulmonary and cerebral vessels, anesthetized dogs were given CaCl2 saline(1 mg.kg-1 .min-1) intravenously. The serum calcium levels were measured by atomic absorption spectroscopy method. The haemodynamic parameters were determined. The vascular responsiveness was expressed by the percentage of the hypoxic changes in pulmonary vascular resistance and cerebral blood flow(dPVR%,dCBF%). The results showed that the mean pulmonary artery pressure(mPAP) was decreased in normoxia when the concentration of serum calcium increased from 1.65～1.85 mmol/L up to 3.10～3.20 mmol/L (P<0.01), whereas the mean systemic artery pressure, systemic artery resistance, cardiac output(CO) and CBF remained unchanged. mPAP,pulmonary vascular resistance(PVR),CBF and CO were increased during the inspiration of 10% O2 for 5 min (P<0.01). The increase in mPAP and PVR in hypoxic dogs with hypercalcemia were not as significant as those before calcium supplement (P<0.05 and <0.01, respectively). However, there was no statistic significance in the hypoxic change of CBF between groups before and after calcium administration. It is suggested that calcium administration might reduce hypoxic pulmonary hypertension without the side effect of enhancing cerebral vascular dilatation.
, 百拇医药
Key words calcium; hypoxia; vascular responsiveness; pulmonary; cerebral
多年来人们对缺氧性肺血管收缩反应的神经体液机制进行了不少研究，其中大多探讨神经递质(包括神经肽)及血管活性物质的作用，较少研究电解质对血管反应性的影响。我们曾对钾、镁、锌、硒盐等进行整体或离体实验研究，证明其均有降低急性缺氧性肺动脉高压的作用[1～3]。本文旨在应用静脉滴注氯化钙溶液适当提高血清钙浓度，观察其在整体情况下是否影响肺脑血管对缺氧的反应性。
1 材料与方法
1.1 动物
杂种狗10只，雌雄不拘，体重(14.15±2.01) kg，由同济医科大学实验动物学部提供。
1.2 血流动力学测定
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巴比妥钠(30 mg/kg)静脉注射麻醉，并以0.05 mg/min维持麻醉。行气管插管，连接带活瓣的三通，自主呼吸。经股动脉插入一7 F的导管，备测主动脉压和心输出量用；经股静脉插入一导管备输液给药用；经颈外静脉插入一5 F的Swan-Ganz漂浮导管至肺动脉备测肺动脉压。测压导管均连接压力传感器，接生理记录仪(Nihon-Kohden)监视和记录。在右颈总动脉上安置一探头，接电磁流量仪(Nihon-Kohden),测血流量以反映脑相对血流量。用热稀释法测心输出量。
1.3 缺氧反应试验
吸入常氧,用上述方法测平均肺动脉压(mPAP)、平均体动脉压(mSAP)、心输出量(CO)、心率、脑相对血流量(CBF)，并计算肺血管阻力(PVR)和体血管阻力(SVR)。自主呼吸下,经气管插管吸入10%氧，缺氧5 min时重复测上述指标。
1.4 缺氧性血管反应性指标
, 百拇医药
以缺氧时肺血管阻力变化率(dPVR%)反映肺血管反应。以缺氧时脑相对血流量变化率(dCBF%)反映脑血管反应。
dPVR% =[(缺氧时PVR-缺氧前PVR)/ 缺氧前PVR]×100%
dCBF% =[(缺氧时CBF-缺氧前CBF)/ 缺氧前CBF]×100%
1.5 血清钙测定
输钙前及输钙后每隔40 min取静脉血，用原子吸收光谱法测血清钙。
附表 血钙对犬急性缺氧性肺脑血管反应的影响(
±,n=10) 指 标, 百拇医药
补 钙 前
补 钙 后
常氧
缺氧
常氧
缺氧
mPAP(kPa)
2.26
±0.45
3.26
±0.48##
1.91
±0.19△
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2.71
±0.42*##
PVR(kPa*s*L-1)
81.35
±39.00
127.80
±46.50##
78.03
±2.31
110.47
±5.25**##
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dPVR%
65.41
±42.58
36.61
±4.94**
CBF(ml*min-1)
124.50
±30.28
138.90
±40.21#
120.56
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128.06
±14.93
dCBF%
10.89
±9.20
8.56
±4.14
CO(L*min-1)
1.68
±0.59
1.80
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1.50
±0.15
1.61
±0.16**
dCO(L*min-1)
0.15
±0.14
0.12
±0.03
mSAP(kPa)
17.37
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±1.56
18.26
±1.48
17.53
±1.30
17.03
±2.40#
SVR(kPa.s.L-1)
652.30
±183.50
675.66
±197.30
, 百拇医药
642.00
±21.92
641.45
±40.84
与补钙前常氧组比较 △ P<0.01；与补钙前缺氧组比较 * P<0.05 ** P<0.01；与常氧时比较 # P<0.05 ## P<0.011.6 统计
数据以
±s表示。缺氧前后与用钙前后自身对照，进行配对t检验。2 结果
2.1 钙对犬基础血流动力学的影响
, 百拇医药
动物在进行实验前常氧下测血清钙，其范围为1.65～1.85 mmol/L，并测正常血流动力学指标。当静脉滴注氯化钙生理盐水液(1 mg.kg-1*min-1)使血清钙达3.10～3.20 mmol/L时，再测血流动力学指标，可见在mSAP、SVR、CO和CBF尚无明显影响时，动物的mPAP已降低，与补钙前相比差异有极显著意义(P<0.01)。见附表。
2.2 钙对犬肺脑血管缺氧反应的影响
2.2.1 基础血钙时肺脑血管对缺氧反应： 吸入10%氧5 min时，mPAP、PVR增高非常明显，CO、CBF也增加。但mSAP和SVR的增加无显著性意义。见附表。
2.2.2 补钙后肺脑血管对缺氧反应： 当滴注氯化钙生理盐水液使血清钙升至3.10～3.20mmol/L时，吸入10%氧5 min时，mPAP及PVR的升高程度较未补钙者减弱，dPVR%从(65.41±42.58)%降为(36.61±4.94)%，说明肺血管对缺氧反应性降低。但其对体循环的影响较小。补钙后缺氧时，脑血流增加程度似较小，与常氧比较差异无显著性意义，dCBF%与用钙前差异也无显著性意义(附表)。然而在缺氧10 min时，dCBF%明显小于用钙前缺氧10 min时的变化率，差异有显著意义(P<0.05)。
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3 讨论
流行病学调查及动物实验表明，增加食入钙有助于降低一部分高血压病患者或自发性高血压大鼠的体动脉压[4～6]，并认为细胞内钙稳态失调，通过影响血管内皮细胞生成和(或)释放血管活性物质，进而影响血管舒缩状态和动脉血压。但补钙是否有降低肺动脉高压的作用，很少有报道。
从本实验测得，麻醉狗的血清钙浓度为1.65～1.85 mmol/L，若输入氯化钙使升高至3.10～3.20 mmol/L时，虽然对基础mSAP及SVR未见明显影响，而对基础mPAP已有明显降低效应。说明增高血清钙水平对肺循环的作用较对体循环作用更为明显。同时也发现血清钙一定程度的增高可降低肺血管缺氧性收缩反应，减弱肺动脉高压及肺血管阻力的增高程度，而对缺氧时mSAP和SVR的影响则极弱。
急性缺氧时脑血管出现舒张反应。本实验中的CBF虽仅反映脑血流量相对值，但缺氧时呈规律性增加，由于此时体动脉压无明显变化，因此脑血流增加可间接反映脑血管阻力降低，即发生了脑血管舒张反应。只是本实验动物为自主呼吸，缺氧时因通气增强导致PaCO2降低[(3.22±0.92)kPa降至(2.44±0.36)kPa]，因而dCBF%仅(10.89±9.20)%。补钙对脑基础血流影响不大，在此基础上缺氧，dCBF%似较弱于未输钙前，但二者差异无显著性意义。不过补钙后缺氧10 min时的dCBF%明显低于不补钙缺氧10 min者。上述结果提示，一定程度的补钙可以降低肺血管缺氧性收缩反应，有助于降低肺血管阻力及肺动脉压，同时可以不明显影响体动脉压及不进一步增强缺氧性脑血管舒张反应。但是补钙似有一定减弱脑缺氧性舒血管反应的作用。顾正中也曾提出，增加脑血管周围细胞外液钙离子浓度可引起脑血管收缩，呈浓度和时间依赖性[7]。钙为何对肺脑血管作用不一致尚需进一步研究。
, 百拇医药
关于补充钙降低体动脉压的机制国内外曾有人做过研究与报道[4,5，8,9]，认为可能有下述一些因素：降低血管紧张素系统活性；影响儿茶酚胺合成和血浆儿茶酚胺水平；稳定细胞膜结构，控制膜离子通透性，使钙不致大量进入平滑肌细胞内；还可能与钙调蛋白结合，激活细胞膜钙泵，增加钙外流；可能增高钠-钾泵活性，减少细胞内钠；以及使内皮细胞产生EDRF等。这些因素可能也是钙降低肺动脉压的基本机制。
* 国家“八五”科技攻关项目 (No.85-915-03-06)
作者简介:金咸王容,女,1932年生，教授
参考文献
1 冯大明，余尚斌，王迪浔. 钾对狗缺氧性脑肺血管舒缩反应的影响. 衡阳医学院学报,1993,21(4)：353
2 卢传义，王迪浔. 高镁饮食对大鼠缺氧性肺血管反应和慢性缺氧性肺动脉高压的影响. 中国病理生理杂志,1991,7(6)：592
, 百拇医药
3 万 有，王迪浔. 急性缺氧性肺脑血管反应中活性氧的作用及硫酸锌亚硒酸钠对其影响. 中国病理生理杂志,1993,9(2)：309
4 范建平. 高钙对自发性高血压大鼠的降压作用及其机制的初步研究. 中华心血管杂志， 1991，19(5)：322
5 任 骏. 饮食钙的摄入与高血压-基础与临床. 心血管病进展， 1997，18(3)：151
6 Hatton D C, Scrogin K E, Metz J A et al. Dietary calcium alters blood pressure reactivity in spontaneously hypertensive rats. Hypertension,1989,13:622
7 顾正中. 脑循环与临床. 上海:上海科技出版社， 1983.76
, 百拇医药
8 Hagihera M, Togari A, Matsumoto S et al. Dietary calcium deprivation increased the level of plasma catecholamines and catecholamine-synthesizing enzymes of adrenal glands in rats. Biochem Pharmacol,1990,39:1229
9 Bohr D F,Wu C C. Mechanisms of calcium relaxation of vascular smooth muscle. Am J Physiol,1991,261:H1411
(1998-12-10 收稿), http://www.100md.com