高壓氧和低壓缺氧預處理對家兔大腦中動脈閉塞后腦梗死的防治作用及其機制

1、<p>　　高壓氧和低壓缺氧預處理對家兔大腦中動脈閉塞后腦梗死的防治作用及其機制</p><p>　　【摘要】 目的：觀察高壓氧預處理（HBOP）和低壓缺氧預處理（HHP）對兔大腦中動脈閉塞（MCAO）后局灶性腦梗死程度及周圍腦組織氧分壓(PbtO2)的影響. 方法：雄性家兔72只隨機分為單純MCAO組，HBOP＋MCAO組(100% O2, 2.5 ATA, 1 h/d, 5 d)和HHP＋MCAO

2、組(4000 m, 61.6 kPa, 3 d)，每組24只, 采用改良Bederson法建立家兔MCAO模型，分別于MCAO前、MCAO后1,3和10 d觀察腦MRI信號強度、腦梗塞灶體積及梗塞灶邊緣PbtO2. 結果：MRI結果顯示MCAO后3,10 d時HBOP＋MCAO組和HHP＋MCAO組缺血區(qū)異常信號范圍較單純MCAO組明顯縮小，HBOP＋MCAO組缺血區(qū)標準化信號強度（SIR）于3,10 d時分別為1.62±0.

3、09, 1.17±0.10；HHP＋MCAO組缺血區(qū)SIR于3,10 d時分別為1.64±0.06, 1.20±0.09；均低于單純MCAO組的1.83±0.07, 1.36±0.06 (P&lt;0.05). TTC染色顯示的梗塞灶體積在3和10 d時HBOP＋M</p><p>　　【關鍵詞】 高壓氧 缺氧 局灶性腦缺血 </p>&l

4、t;p><b>　　0引言 </b></p><p>　　Wada等［1］在1996年報道提示高壓氧預處理(hyperbaric oxygen preconditioning, HBOP)對缺血性腦損傷有缺血耐受作用，HBOP的研究目前仍不多，近年缺血耐受現(xiàn)象研究報道主要集中在低壓缺氧預處理(hypobaric hypoxia preconditioning, HHP)方面［1-2］，

5、更缺乏HBOP和HHP腦保護作用比較研究. 本研究利用家兔大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion, MCAO）模型，觀察HBOP和HHP對MCAO家兔腦MRI、腦梗塞灶體積及梗塞灶邊緣腦組織氧分壓(partial pressure of brain tissue oxygen, PbtO2)的影響，探討HBOP和HHP對缺血性腦損傷的保護作用及相關機制. </p><p>

6、;<b>　　1材料和方法 </b></p><p>　　1.1材料體質量2.0~2.5 kg,3～4月齡的雄性家兔72只（第三軍醫(yī)大學實驗動物中心提供），隨機分為單純MCAO組，HBOP＋MCAO組和HHP＋MCAO組，每組24只. 于各組中分別隨機抽取6只動物不行MCAO作為對照組，余下動物在MCAO后1,3和10 d各時相點分別隨機抽取6只動物進行相關指標檢測. 動物禁食但不禁水12

7、h后，采用改良Bederson法［3］經眶后入顱制作家兔MCAO的模型. </p><p><b>　　1.2方法 </b></p><p>　　1.2.1預處理動物高壓氧和低壓缺氧預處理參照文獻［4］進行. </p><p>　　1.2.2MRI檢查方法及圖像分析使用Simens sonata 1.5T超導MRI機. 家兔MCAO后在規(guī)定時相

8、點均行MRI檢查, 運用圖像分析軟件ANALYZE（Version 7.5, CNSsoftware, Rochester, MN, USA）測定不同時相點T2WI異常信號體積(異常信號區(qū)面積×層厚×層數(shù))，計算體積比＝異常信號體積/同側半球體積×100%表示；在右側基底節(jié)區(qū)、顳葉部位缺血區(qū)選取固定的感興趣區(qū)（ROI, 0.3 cm）,應用MR內固定軟件，測量不同層面感興趣區(qū)T2WI的平均信號強度，同時測量

9、相應層面感興趣區(qū)對應的左側鏡像區(qū)的平均信號強度，二者的比值為標準化信號強度（SIR）［5］. </p><p>　　1.2.3腦組織梗塞體積測定實驗動物處死，快速取腦，去掉嗅球、小腦和低位腦干，-20℃下冰凍30 min. 將腦冠狀切成五片，用4 g/L的2, 3, 5氯化三苯四氮唑(TTC)磷酸鹽緩沖液染色，檢測梗死灶體積大小. TTC染色結果判定：正常腦組織區(qū)域染為紅色，缺血梗塞區(qū)腦組織為灰白色. 梗死灶體

10、積按公式V=SD/2計算(S為每一腦片梗死灶面積,D為腦片厚度)，所有腦片梗死灶體積之和為梗死灶總體積. </p><p>　　1.2.4PbtO2監(jiān)測在動物術后各預定時相點, 30 g/L異戊巴比妥鈉（60 mg/kg）麻醉,麻醉成功后將家兔固定,根據MCAO后首次MRI顯示的梗塞灶邊界鉆孔插入腦組織氧監(jiān)測探頭，插入深度12 mm，連接LICOX CMP組織氧監(jiān)測儀，待各參數(shù)穩(wěn)定后，維持45 min后，記錄結果

11、. </p><p>　　統(tǒng)計學處理: 計量資料采用x±s表示. 采用SPSS11. 0統(tǒng)計軟件處理，組間均數(shù)比較采用方差分析及LSOt檢驗，組內比較采用隨機區(qū)組方差分析. </p><p><b>　　2結果 </b></p><p>　　2.1對MRI信號范圍和強度的影響家兔腦MRI不同時相點均表現(xiàn)缺血區(qū)T2WI呈高信號，其中1

12、 d時高信號影顯示較均勻，主要在右基底節(jié)區(qū)和右側大腦半球顳頂葉，三組的信號范圍及強度無明顯差別. 3 d時T2WI高信號影范圍稍擴大且欠均勻，邊界較模糊，平均信號強度增高，但HBOP和HHP組信號強度及范圍明顯小于單純MCAO組.10 d時三組T2WI高信號范圍縮小，信號強度降低，多位于頂葉或顳葉,二預處理組信號范圍及強度均顯著小于單純MCAO組（P&lt;0.05,表1）. 表1MCAO后T2WI異常信號范圍及強度 </

13、p><p>　　2.2對腦梗塞灶體積和腦組織PbtO2的影響MCAO第1日三組家兔大腦基底節(jié)區(qū)及顳葉部位出現(xiàn)明顯梗死灶，且梗死體積三組間無明顯差異. 第3日達高峰，但HBOP和HHP組腦梗死體積明顯小于單純MCAO組. 第10日三組梗死灶均明顯縮小，二預處理組顯著優(yōu)于對照組（P&lt;0.05, 圖1,表2). </p><p><b>　　3討論 </b><

14、;/p><p>　　Astrup等［6］于1977年在狒狒MCAO模型中發(fā)現(xiàn)，缺血壞死區(qū)周圍皮質局部腦血流量降至15 mL/(100 g/min)時，自主細胞活動消失而細胞間隙K+濃度突然升高，神經細胞死亡，由此提出了壞死核心區(qū)（infarcted core, IC）和缺血半暗帶（ischemia penumbra, IP）的概念，并且認為缺血核心區(qū)是不可逆損害，而細胞功能停止但結構完整的半暗帶區(qū)是可逆損傷區(qū). Ha

15、kim等［7］從臨床干預治療的角度將半暗帶定義為“潛在的可逆性缺血組織”. PbtO2反映了局部腦組織內氧的水平，可反映局部腦組織缺血程度，而PbtO2監(jiān)測儀具有微創(chuàng)、穩(wěn)定、靈敏、客觀、直接的特點，可獨立提供腦氧的信息［8］. 我們前期研究［4,8］提示PbtO2監(jiān)測能反映顱腦損傷后局部的腦缺氧狀況，及時準確反映傷情變化. 本實驗在建立家兔MCAO后1 d將PbtO2探頭置于梗塞灶邊緣MRI所示的異常信號灶，發(fā)現(xiàn)家兔MCAO后PbtO2

16、明顯下降(P&lt;0.05), 單純MCAO組在MCAO后1 d時PbtO2僅為MCAO前的24%，但隨著時間的推移，梗塞灶周圍的PbtO2不斷升高，可能是腦</p><p>　　我們對高壓氧預處理后顱腦外傷的觀察發(fā)現(xiàn)，預處理組MMP9表達明顯減少，且電鏡見血腦屏障的損傷較對照組輕，提示高壓氧預處理對顱腦損傷的神經保護作用的機制可能與抑制MMP9的表達有關［4］. Kim等［9］發(fā)現(xiàn)高壓氧預處理組的

17、過氧化氫酶的活性和過氧化氫酶基因的表達都比對照組高，而應用了過氧化氫酶抑制劑后，高壓氧預處理的縮小心肌梗死面積作用消失，提示高壓氧作用效應的機制可能與過氧化氫酶的作用有關. Duan等［10］比較自由基清除系統(tǒng)的變化發(fā)現(xiàn)，與未預處理組相比，僅低氧處理1次組整個腦區(qū)的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶的活性明顯降低，而海馬脂質過氧化物的濃度明顯升高. 但是經低氧處理4次后，它們的水平趨向于恢復至正常對照組水平，提示氧自由基和它們

18、的特異清除酶參與了低氧耐受形成. 研究均提示氧自由基及其內源性清除酶系統(tǒng)參與了HBOP和HHP致腦缺血耐受的形成和發(fā)展，而且自由基可誘導HIF1α表達上調，HIF1α的上調促進其下游基因的轉錄可提高低氧的耐受能力［1,11］. 這也是HBOP和HHP的神經保護作用無明顯差異的可能原因之一. HBOP和HHP的對腦缺血的神經保護機</p><p><b>　　【參考文獻】 </b><

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