温度对去甲肾上腺素引起的大鼠主动脉收缩张力的影响
作者：单敏初 朱 俭 蒋怡清
单位：单敏初 蒋怡清(上海铁道大学 医学院物理教研室，上海 200070)；朱 俭(上海铁道大学 医学院生理教研室，上海 200070)
关键词：温度；去甲肾上腺素；收缩张力；主动脉；大鼠
生物医学工程学杂志990312 摘要 研究温度对去甲肾上腺素(NE)引起的动脉血管收缩张力变化的影响及原因。测量39.5、36.5、33.0 ℃时，在NE作用下的张力-时间曲线，拟合出两者的函数关系式，并对关系常数进行F检验。实验结果表明：在三种不同温度下，函数式中的常数X1间比较有显著性差异，P<0.01；常数X2间比较无显著性差异，P>0.05。认为NE引起的血管收缩张力的大小，显然也处于温度的影响之下；随着温度的升高，血管收缩张力变大，收缩速率变快，NE对血管的作用效力增强；且张力因子X1是温度敏感因子。
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Effects of Temperature on the Vasoconstrictive Force of
Norepinephrine in Rat Aorta
Shan Minchu1 Zhu Jian2 Jiang Yiqing1
1 (Department of Physics, Medical College of Shanghai Tiedao Univesity, Shanghai 200070)
2 (Department of Physiology, Medical College of Shanghai Tiedao Univesity, Shanghai 200070)
, 百拇医药
Abstract This study aimed at the influence of temperature on the vasoconstrictive effect of norepinephrine on rings of rat aorta and at the cause of the change observed.At the temperatures of 39.5℃,36.5℃ and 33.0℃ respectively, the vasoconstrictive force-time curve induced by norepinephrine and the equation of function were fitted. Statistical evaluation of the data was performed by F test. The difference was statistically significant(P<0.01) among the three groups for relation constant X1 of function equation, but no significant difference (P>0.05) was noted among the three groups for relation constant X2. Our experiments demonstrated that norepinephrine-induced vasoconstrictive force, in rat aorta, was obviously modulated by temperature. As the temperature of rat aorta was raised, the vasoconstrictive force and vasoconstrictive speed increased, and the effects of norepinephrine on vasculature were raised. The results suggest that the constant X1 for vasoconstrictive force is a factor sensitive to temperature.
, 百拇医药
Key words Temperature Norepinephrine Vasoconstrictive force Aorta Rat
1 引 言
生命过程是一个复杂的物理化学过程，也是生命体与环境之间能量与物质的交换过程。物理因子温度是影响这些过程的一个重要因素。人在患病时会发热而使体温过高；冻僵时又会处于意外性体温过低中。在肿瘤温热疗法和低温麻醉与低温脑复苏等医疗中，人体的局部温度可升到41 ℃以上，或降至32 ℃以下[1，2]。体温的变化，不仅改变了人体组织的物理特性，而且可影响体内去甲肾上腺素(NE)等活性物质对组织细胞的作用效力。NE是人体内一类重要的激素和递质，其作用之一是使血管收缩，从而改变血管壁的张力和血流阻力，进而引起血压和心率的波动，参与心血管活动的调节[3，4]。在不同温度时，NE对血管的作用效力不同，最终可以从血管张力及张力与时间关系曲线的变化上反映出来。
, 百拇医药
2 材料与方法
2.1 材料
Sprague-Dawley(SD)雄性大鼠，体重(220±20) g。去甲肾上腺素(NE)和甲烯兰(MB)为Marck公司产品，普萘洛尔由Sigma公司生产，消炎痛购自黄河制药厂。
2.2 方法
大鼠断头处死后，立即开胸取出胸主动脉，在生理盐水中漂洗，清除动脉周围的脂肪及结缔组织，将动脉切割成2～3 mm的动脉环。然后将动脉环悬挂在充满生理盐水、体积为30 ml的浴槽中，并持续不断通以95%O2+5%CO2的混合气体。动脉环一端固定，另一端用细线与日产TB-611T肌肉张力传感器相连。肌肉张力传感器最终与Topcon286微机连接。实验中，微机每隔2 s时间，自动采集张力(F)与时间(t)一一对应的数据，在显示器上直接显示F-t曲线，并可将实验结果打印出来。
, 百拇医药
实验中先保持浴槽中液温为(33.0±0.5) ℃，动脉环悬挂于浴槽中后，立即加2.5 g的前负荷，并预调试5次。加入甲烯兰(10 μmol/L)、消炎痛(10 μmol/L)和普萘洛尔(3 μmol/L)，平衡90 min后，将NE(10 μmol/L)注入浴槽中，同时微机开始采集数据。在测得33.0 ℃下的F-t曲线后，将槽中液温调升到并保持在(36.5±0.5) ℃。同时用生理盐水多次冲洗样本，然后加入上述剂量的甲烯兰、消炎痛和普萘洛尔，平衡30～60 min，直至样本张力回到对照水平，再注入NE(10 μmol/L)，测得36.5 ℃下的F-t曲线。用上述同样方法测得样本在(39.5±0.5) ℃下的F-t曲线。实验中12个样本，在三种温度下，各测得三组数据。
3 实验结果
3.1 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉张力F与时间t的关系
33.0 ℃组(Ⅰ)、36.5 ℃组(Ⅱ)、39.5 ℃组(Ⅲ)的F-t关系，均可用双曲线函数关系式(1)进行曲线拟合。图1是各组单根拟合曲线，有良好的拟合性。
, 百拇医药
F=X1-X1X2/t t>0 (1)
算出曲线的关系常数
1、2(见表1)，从而得到F与t的关系方程为：
33.0 ℃时， F1=2.8810-14.942/t
36.5 ℃时， F2=3.6436-18.768/t
39.5 ℃时， F3=4.1676-21.992/t
表1 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉F-t关系常数
, 百拇医药
Table 1 The relation constants of force-time equation induced by NE in rat aorta at different temperatures group
n1±S(N)2±S(s)
Ⅰ
12
2.8810±0.5148
5.1865±0.7307
Ⅱ
, 百拇医药
12
3.6436±0.5515
5.1508±0.6843
Ⅲ
12
4.1676±0.6190
5.2768±0.4989
P
<0.01
>0.05
三组之间的关系常数行F检验，常数X1间有显著性差异，P<0.01；而常数X2间无显著性差异，P>0.05。
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3.2 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉的最大张力(Fm)和到达Fm的时间(Tm)
从图1可直观地看出，在起始段，温度为36.5 ℃时大鼠主动脉收缩张力上升的速率比33.0 ℃时要快；39.5 ℃时，张力上升的速率更快。而且随温度的升高，大鼠主动脉的最大收缩张力(Fm)越来越大。在33.0 ℃时，
m1为(4.3306±0.8239) N； 36.5 ℃时，m2为(5.4716±0.7529) N； 39.5 ℃时，m3为(6.2481±0.8511) N。经F检验，三组Fm间比较有显著性差异，P<0.01，而三组Tm值间比较无显著性差异，P>0.05(见表2)。
, 百拇医药
图1 不同温度时，按公式(1)拟合的F-t关系曲线
Fig 1 The relationship of force-time in rat aorta at different temperatures.Fitting curve based on Eq.1
表2 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉的Fm值和Tm值
Table 2 Fm and Tm induced by NE in rat aorta at different temperatures group
nm±S(N)
m±S(×102s)
, 百拇医药
Ⅰ
12
4.33±0.82
3.14±0.38
Ⅱ
12
5.47±0.75
3.07±0.24
Ⅲ
12
6.25±0.85
3.12±0.18
P
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<0.01
>0.05
Fm为实验中加NE后350s内的张力峰值；Tm为到达Fm所需的时间
Fm,the force peak with NE in 350 seconds. Tm,the time to Fm
4 讨 论
本实验单纯研究NE的缩血管效应，因此实验中用普萘洛尔防止NE与β-受体起作用而引起血管的舒张，用消炎痛来防止产生前列腺酸类舒血管物质，并用甲烯兰来阻断内皮舒张因子(EDRF)的作用[4，5]，从而避免了舒血管因素可能受温度影响而对实验结果产生干扰。同时考虑到温度会引起血管自身应力的变化，温度降低时，应力也降低[6]，而本实验只研究NE引起的血管收缩张力，所以实验结果中的数据——各种温度下的张力F值，都取加入NE前后的张力相对值。
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实验结果表明：在不同温度下，三组F-t方程均为双曲线函数关系；温度对NE引起的血管收缩效应有明显的影响，随着温度的增大，曲线明显上移。从单位(量纲)上看，方程常数X1是张力因子，组间比较有显著性差异(P<0.01)，方程常数X2是时间因子，组间比较无显著性差异(P>0.05)。X1可被认为是温度敏感因子，因为温度主要对它产生影响。X1的生理意义是：温度越高，X1越大，血管的收缩张力越大、收缩速率越快，NE的作用效力越大；反之，温度越低，X1越小，血管的收缩张力越小、收缩速率越慢，NE的作用效力越小。
血管对NE的收缩反应：(1)由NE作用于平滑肌上α-受体，激活细胞膜上的Ca2+通道使Ca2+流入膜内，同时使Ca2+库的Ca2+释出，提高细胞内Ca2+浓度，而使平滑肌收缩；(2)NE作用于血管内皮细胞，使之释放内皮缩血管因子(EDCF)，引起血管收缩，同时还可提高血管平滑肌对收缩反应的敏感性[3,7,8]。高温时NE对血管的收缩作用的效力(反应性)比低温时有明显增强，可能是高温时增大了细胞对外源性NE的摄取[9]，同时高温也可能增强了Ca2+的内流和Ca2+库的释出，促进了EDCF的释放，从而加强了血管平滑肌的收缩反应。
, 百拇医药
在血管中流动血液的粘度，也受到温度的影响。温度升高，使血流粘度下降[4，6]，从而使血流阻力减小，血流速度加快。但是，温度升高，又使NE对血管的收缩效力增强，从而使血流阻力增大，血流速度减慢。这样是否说明：同样是温度的影响，却产生了两种相反的生理效果，并使之(如在血流速度上)在机体新的内环境条件(如温度)下达到了一种新的平衡和统一。从而使人体生理上的自调功能和稳定机能在血管水平上得到了体现。实验结果也提示：在临床上把NE作为药物使用时，是否也应考虑到该病人当时的体温情况。
(感谢本院生理学教研室吴士渭副教授对实验的指导和帮助)
参考文献
1 王存诚，陈槐诚主编.生物医学中的热物理探索.北京：科学出版社，1994∶81-82，107-109
2 刘金刚，刘作斌主编.低温医学.北京：人民卫生出版社，1993∶501-516
, 百拇医药
3 【德】Schmidt RF,Thews G.王复周等译.人体生理学.21版.北京：科学出版社，1991∶51-54，475-483
4 张镜如主编.生理学.第4版.北京：人民卫生出版社，1996∶118，132-139
5 吴士渭，周明正，朱 俭.EDRF对NE引起的大鼠主动脉缩血管效应的作用.中国药理学通报，1997；13(3)∶235
6 冯元桢.软组织的力学特性.生物力学.长沙：湖南科学技术出版社，1986∶424-472
7 郭竹英，饶曼人.高血压左室肥厚大鼠血管内皮的去留对NE和Ach反应的研究.中国药理学通报，1996；12(2)∶178
8 朱 莉.血管平滑肌细胞的钙通道.国外医学心血管疾病分册，1995；22(6)∶323
9 Yamamoto R, Cline WH, Takasaki K. Effect of moderate cooling on endogenous noradrenaliine relese from the mesenteric vasculature of rats. J Auton Pharmacol. 1989; 9(5)∶34
(收稿：1998-03-27), 百拇医药
单位：单敏初 蒋怡清(上海铁道大学 医学院物理教研室，上海 200070)；朱 俭(上海铁道大学 医学院生理教研室，上海 200070)
关键词：温度；去甲肾上腺素；收缩张力；主动脉；大鼠
生物医学工程学杂志990312 摘要 研究温度对去甲肾上腺素(NE)引起的动脉血管收缩张力变化的影响及原因。测量39.5、36.5、33.0 ℃时，在NE作用下的张力-时间曲线，拟合出两者的函数关系式，并对关系常数进行F检验。实验结果表明：在三种不同温度下，函数式中的常数X1间比较有显著性差异，P<0.01；常数X2间比较无显著性差异，P>0.05。认为NE引起的血管收缩张力的大小，显然也处于温度的影响之下；随着温度的升高，血管收缩张力变大，收缩速率变快，NE对血管的作用效力增强；且张力因子X1是温度敏感因子。
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Effects of Temperature on the Vasoconstrictive Force of
Norepinephrine in Rat Aorta
Shan Minchu1 Zhu Jian2 Jiang Yiqing1
1 (Department of Physics, Medical College of Shanghai Tiedao Univesity, Shanghai 200070)
2 (Department of Physiology, Medical College of Shanghai Tiedao Univesity, Shanghai 200070)
, 百拇医药
Abstract This study aimed at the influence of temperature on the vasoconstrictive effect of norepinephrine on rings of rat aorta and at the cause of the change observed.At the temperatures of 39.5℃,36.5℃ and 33.0℃ respectively, the vasoconstrictive force-time curve induced by norepinephrine and the equation of function were fitted. Statistical evaluation of the data was performed by F test. The difference was statistically significant(P<0.01) among the three groups for relation constant X1 of function equation, but no significant difference (P>0.05) was noted among the three groups for relation constant X2. Our experiments demonstrated that norepinephrine-induced vasoconstrictive force, in rat aorta, was obviously modulated by temperature. As the temperature of rat aorta was raised, the vasoconstrictive force and vasoconstrictive speed increased, and the effects of norepinephrine on vasculature were raised. The results suggest that the constant X1 for vasoconstrictive force is a factor sensitive to temperature.
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Key words Temperature Norepinephrine Vasoconstrictive force Aorta Rat
1 引 言
生命过程是一个复杂的物理化学过程，也是生命体与环境之间能量与物质的交换过程。物理因子温度是影响这些过程的一个重要因素。人在患病时会发热而使体温过高；冻僵时又会处于意外性体温过低中。在肿瘤温热疗法和低温麻醉与低温脑复苏等医疗中，人体的局部温度可升到41 ℃以上，或降至32 ℃以下[1，2]。体温的变化，不仅改变了人体组织的物理特性，而且可影响体内去甲肾上腺素(NE)等活性物质对组织细胞的作用效力。NE是人体内一类重要的激素和递质，其作用之一是使血管收缩，从而改变血管壁的张力和血流阻力，进而引起血压和心率的波动，参与心血管活动的调节[3，4]。在不同温度时，NE对血管的作用效力不同，最终可以从血管张力及张力与时间关系曲线的变化上反映出来。
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2 材料与方法
2.1 材料
Sprague-Dawley(SD)雄性大鼠，体重(220±20) g。去甲肾上腺素(NE)和甲烯兰(MB)为Marck公司产品，普萘洛尔由Sigma公司生产，消炎痛购自黄河制药厂。
2.2 方法
大鼠断头处死后，立即开胸取出胸主动脉，在生理盐水中漂洗，清除动脉周围的脂肪及结缔组织，将动脉切割成2～3 mm的动脉环。然后将动脉环悬挂在充满生理盐水、体积为30 ml的浴槽中，并持续不断通以95%O2+5%CO2的混合气体。动脉环一端固定，另一端用细线与日产TB-611T肌肉张力传感器相连。肌肉张力传感器最终与Topcon286微机连接。实验中，微机每隔2 s时间，自动采集张力(F)与时间(t)一一对应的数据，在显示器上直接显示F-t曲线，并可将实验结果打印出来。
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实验中先保持浴槽中液温为(33.0±0.5) ℃，动脉环悬挂于浴槽中后，立即加2.5 g的前负荷，并预调试5次。加入甲烯兰(10 μmol/L)、消炎痛(10 μmol/L)和普萘洛尔(3 μmol/L)，平衡90 min后，将NE(10 μmol/L)注入浴槽中，同时微机开始采集数据。在测得33.0 ℃下的F-t曲线后，将槽中液温调升到并保持在(36.5±0.5) ℃。同时用生理盐水多次冲洗样本，然后加入上述剂量的甲烯兰、消炎痛和普萘洛尔，平衡30～60 min，直至样本张力回到对照水平，再注入NE(10 μmol/L)，测得36.5 ℃下的F-t曲线。用上述同样方法测得样本在(39.5±0.5) ℃下的F-t曲线。实验中12个样本，在三种温度下，各测得三组数据。
3 实验结果
3.1 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉张力F与时间t的关系
33.0 ℃组(Ⅰ)、36.5 ℃组(Ⅱ)、39.5 ℃组(Ⅲ)的F-t关系，均可用双曲线函数关系式(1)进行曲线拟合。图1是各组单根拟合曲线，有良好的拟合性。
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F=X1-X1X2/t t>0 (1)
算出曲线的关系常数
1、2(见表1)，从而得到F与t的关系方程为：33.0 ℃时， F1=2.8810-14.942/t
36.5 ℃时， F2=3.6436-18.768/t
39.5 ℃时， F3=4.1676-21.992/t
表1 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉F-t关系常数
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Table 1 The relation constants of force-time equation induced by NE in rat aorta at different temperatures group
n
1±S(N)2±S(s)Ⅰ
12
2.8810±0.5148
5.1865±0.7307
Ⅱ
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12
3.6436±0.5515
5.1508±0.6843
Ⅲ
12
4.1676±0.6190
5.2768±0.4989
P
<0.01
>0.05
三组之间的关系常数行F检验，常数X1间有显著性差异，P<0.01；而常数X2间无显著性差异，P>0.05。
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3.2 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉的最大张力(Fm)和到达Fm的时间(Tm)
从图1可直观地看出，在起始段，温度为36.5 ℃时大鼠主动脉收缩张力上升的速率比33.0 ℃时要快；39.5 ℃时，张力上升的速率更快。而且随温度的升高，大鼠主动脉的最大收缩张力(Fm)越来越大。在33.0 ℃时，
m1为(4.3306±0.8239) N； 36.5 ℃时，m2为(5.4716±0.7529) N； 39.5 ℃时，m3为(6.2481±0.8511) N。经F检验，三组Fm间比较有显著性差异，P<0.01，而三组Tm值间比较无显著性差异，P>0.05(见表2)。, 百拇医药
图1 不同温度时，按公式(1)拟合的F-t关系曲线
Fig 1 The relationship of force-time in rat aorta at different temperatures.Fitting curve based on Eq.1
表2 不同温度时，NE引起的大鼠主动脉的Fm值和Tm值
Table 2 Fm and Tm induced by NE in rat aorta at different temperatures group
n
m±S(N)m±S(×102s), 百拇医药
Ⅰ
12
4.33±0.82
3.14±0.38
Ⅱ
12
5.47±0.75
3.07±0.24
Ⅲ
12
6.25±0.85
3.12±0.18
P
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<0.01
>0.05
Fm为实验中加NE后350s内的张力峰值；Tm为到达Fm所需的时间
Fm,the force peak with NE in 350 seconds. Tm,the time to Fm
4 讨 论
本实验单纯研究NE的缩血管效应，因此实验中用普萘洛尔防止NE与β-受体起作用而引起血管的舒张，用消炎痛来防止产生前列腺酸类舒血管物质，并用甲烯兰来阻断内皮舒张因子(EDRF)的作用[4，5]，从而避免了舒血管因素可能受温度影响而对实验结果产生干扰。同时考虑到温度会引起血管自身应力的变化，温度降低时，应力也降低[6]，而本实验只研究NE引起的血管收缩张力，所以实验结果中的数据——各种温度下的张力F值，都取加入NE前后的张力相对值。
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实验结果表明：在不同温度下，三组F-t方程均为双曲线函数关系；温度对NE引起的血管收缩效应有明显的影响，随着温度的增大，曲线明显上移。从单位(量纲)上看，方程常数X1是张力因子，组间比较有显著性差异(P<0.01)，方程常数X2是时间因子，组间比较无显著性差异(P>0.05)。X1可被认为是温度敏感因子，因为温度主要对它产生影响。X1的生理意义是：温度越高，X1越大，血管的收缩张力越大、收缩速率越快，NE的作用效力越大；反之，温度越低，X1越小，血管的收缩张力越小、收缩速率越慢，NE的作用效力越小。
血管对NE的收缩反应：(1)由NE作用于平滑肌上α-受体，激活细胞膜上的Ca2+通道使Ca2+流入膜内，同时使Ca2+库的Ca2+释出，提高细胞内Ca2+浓度，而使平滑肌收缩；(2)NE作用于血管内皮细胞，使之释放内皮缩血管因子(EDCF)，引起血管收缩，同时还可提高血管平滑肌对收缩反应的敏感性[3,7,8]。高温时NE对血管的收缩作用的效力(反应性)比低温时有明显增强，可能是高温时增大了细胞对外源性NE的摄取[9]，同时高温也可能增强了Ca2+的内流和Ca2+库的释出，促进了EDCF的释放，从而加强了血管平滑肌的收缩反应。
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在血管中流动血液的粘度，也受到温度的影响。温度升高，使血流粘度下降[4，6]，从而使血流阻力减小，血流速度加快。但是，温度升高，又使NE对血管的收缩效力增强，从而使血流阻力增大，血流速度减慢。这样是否说明：同样是温度的影响，却产生了两种相反的生理效果，并使之(如在血流速度上)在机体新的内环境条件(如温度)下达到了一种新的平衡和统一。从而使人体生理上的自调功能和稳定机能在血管水平上得到了体现。实验结果也提示：在临床上把NE作为药物使用时，是否也应考虑到该病人当时的体温情况。
(感谢本院生理学教研室吴士渭副教授对实验的指导和帮助)
参考文献
1 王存诚，陈槐诚主编.生物医学中的热物理探索.北京：科学出版社，1994∶81-82，107-109
2 刘金刚，刘作斌主编.低温医学.北京：人民卫生出版社，1993∶501-516
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3 【德】Schmidt RF,Thews G.王复周等译.人体生理学.21版.北京：科学出版社，1991∶51-54，475-483
4 张镜如主编.生理学.第4版.北京：人民卫生出版社，1996∶118，132-139
5 吴士渭，周明正，朱 俭.EDRF对NE引起的大鼠主动脉缩血管效应的作用.中国药理学通报，1997；13(3)∶235
6 冯元桢.软组织的力学特性.生物力学.长沙：湖南科学技术出版社，1986∶424-472
7 郭竹英，饶曼人.高血压左室肥厚大鼠血管内皮的去留对NE和Ach反应的研究.中国药理学通报，1996；12(2)∶178
8 朱 莉.血管平滑肌细胞的钙通道.国外医学心血管疾病分册，1995；22(6)∶323
9 Yamamoto R, Cline WH, Takasaki K. Effect of moderate cooling on endogenous noradrenaliine relese from the mesenteric vasculature of rats. J Auton Pharmacol. 1989; 9(5)∶34
(收稿：1998-03-27), 百拇医药