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目的:
通过观察大鼠心肺复苏(CardiopulmonaryResuscitation,CPR)后神经功能缺损评分(NeuroDeficitScore,NDS),脑水含量,大脑皮质区及海马区脑红蛋白(Neuroglobin,NGB)表达,ATP,Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性以及病理的变化,同时给予不同浓度氯化血红素(Hemin)后的影响,研究大鼠CPR后脑损伤及其可能的机制,以及Hemin对CPR后脑损伤的作用机制及其浓度相关性。
方法:
成年雄性Sprague-Dauley(SD)大鼠160只,随机分成对照组(A组)、常规复苏组(B组)、常规复苏加小剂量Hemin干预组(C组)、常规复苏加大剂量Hemin干预组(D组),各组分别按气管切开后(A组)或自主循环恢复(RecoveryofSpontaneousCirculation,ROSC)后(B、C、D组)0.5h、3h、6h、12h、24h分为5个亚组(N=8)。B、C、D组采用窒息致心博骤停(CA)方法建立大鼠心肺复苏模型,并予以血液动力学监测。B组于ROSC后2min内腹腔注射生理盐水(剂量10ml/Kg),C、D组于ROSC后2min内腹腔注射Hemin(C组Hemin浓度9mmol/L,剂量10ml/Kg;D组Hemin浓度18mmol/L,剂量10ml/Kg)。A组仅施行麻醉、气管切开、血管穿刺等操作,不窒息及复苏,于气管插管后腹腔注射生理盐水(剂量10ml/Kg)。对各亚组大鼠于相应时间点进行神经功能缺损评分(NDS)。以干-湿比质量法测量ROSC后各时间点大鼠脑组织含水量。以免疫组织化学染色法测定大鼠ROSC后各时间点(0.5h、3h、6h、12h、24h)大脑皮质区及海马区NGB表达。以高效液相色谱法检测大鼠大脑皮质区和海马区ATP。以吸光度法检测大脑皮质区和海马区Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性。光镜下观察大脑皮质区和海马区的组织病理变化。实验数据作单因素方差分析,组间比较用LSD法或Tamhanes检验。
结果:
1.造模前所有大鼠NDS均为80分,B、C、D组大鼠NDS于ROSC后3h最低,以后逐渐升高,至24h已恢复至70分以上:与A组同时间点比较,B组NDS均明显降低(P<0.01),C、D组NDS于3h、6h、12h明显降低(P<0.01);与B组同时间点比较,C、D组NDS于6h、12h、24h明显提高(P<0.05或P<0.01)。C组与D组同时间点比较,NDS变化无明显差异(P>0.05)。
2.与A组同时间点比较,B、C、D组脑水含量显著升高(P<0.05或P<0.01);与B组比较,C、D组脑水含量于12h、24h明显降低(P<0.05或P<0.01);与C组相比,D组脑水含量于24h明显降低(P<0.05)。
3.A组大鼠大脑皮质区及海马区NGB阳性神经细胞数表达稳定,不同时间点比较差异无统计学意义(P>0.05);与A组同时间点比较,B组大脑皮质区NGB表达于12h、24h明显升高(P<0.05或P<0.01),C、D组大脑皮质区NGB表达于6h、12h、24h明显升高(P<0.05或P<0.01),B、C、D组海马区NGB表达于12h、24h明显降低(P<0.05或P<0.01);与B组同时间点比较,C、D组大脑皮质区和海马区NGB表达于12h、24h明显升高(P<0.05或P<0.01);与C组同时间点比较,D组大脑皮质区NGB表达于12h、24h明显升高(P<0.05或P<0.01),在海马区NGB表达于24h明显升高(P<0.05)。
4.A组大鼠大脑皮层和海马区ATP含量稳定,各时间点比较差异无统计学意义(P>0.05)。与A组同时间点比较,B、C、D组大鼠大脑皮层和海马区ATP、明显降低(P<0.01或P<0.05);与B组同时间点比较,C、D组大鼠大脑皮层和海马区ATP于12h、24h明显升高(P<0.05或P<0.01);与C组同时间点比较,D组大脑皮层和海马区ATP于24h明显升高(P<0.05)。
5.A组大鼠大脑组织中Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性强,大脑皮质区和海马区Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性各时间点比较差异无统计学意义(P>0.05);与A组同时间点比较,B、C、D组大脑皮质区和海马区各时间点Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性明显降低(P<0.05或P<0.01);与B组同时间点比较,C组大脑皮质区和海马区Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性于12h、24h明显升高(P<0.01),D组于6h、12h、24h明显升高(P<0.05或P<0.01);与C组同时间点比较,D组大脑皮质区和海马区Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性于24h明显升高(P<0.05)。
6.光镜下,A组大鼠大脑皮质区和海马区细胞数量多,形态完整,胞核大而圆,异染色质少,常可见明显的核仁。B组大脑皮质区和海马区细胞损伤严重,尤以海马区为著。C组和D组损伤改变明显减轻,两组形态变化比较无明显差别。
结论:
(1)窒息致CA大鼠复苏后早期,脑NGB表达程度不一,大脑皮质NGB表达增高,海马区NGB表达降低:脑能量代谢障碍明显,ATP、Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性明显降低;同时,脑水含量明显升高、NDS分值明显降低、脑病理改变明显。
(2)大鼠复苏过程应用Hemin后,脑NGB表达明显升高,脑能量代谢障碍改善,脑水含量降低,NDS分值提高,脑病理改变减轻。Hemin对心肺复苏后脑损伤有明显的保护作用,诱导NGB表达、调节能量代谢可能是其减轻脑缺氧损伤主要的作用机制。该作用呈一定的浓度相关性。