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研究背景与目的脑白质损伤是早产儿(尤其是胎龄为23周-32周)脑损伤的主要形式,主要表现为脑室周围白质损伤(Periventricular white matter damage,PWMD),亦即脑室周围白质软化(Periventricular leukomalacia,PVL),常可留有不同程度后遗症,包括脑瘫及认知功能障碍。目前新生儿缺氧缺血性脑病(Hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)尚缺乏特异的治疗方法。褪黑素(melatonin,MT)是松果体分泌的吲哚胺类激素,具有很高的中枢神经系统亲和性,易透过血脑屏障。近年发现外源性褪黑素对缺氧缺血(Hypoxia-ischaemic,HI)导致的新生儿脑损伤有预防和保护作用。目前,在国内,关于MT的对新生儿脑损伤的研究主要集中在对大脑灰质神经元的影响,而对脑白质的影响的研究未见报道;在国外,Nicola J.Robertson等的研究表明褪黑素增强低温对新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)的保护作用,机制为改善脑能量代谢与抑制丘脑、基底核及白质内细胞的凋亡。而在早产儿,尤其是23周-32周的早产儿脑白质中,主要的细胞是少突胶质前体细胞(Oligodendrocyte progenitor cell,OPC),即O4阳性的少突胶质细胞;这一时期的OPC对缺氧缺血(HI)是最敏感的。白质在HI作用后,OPC除发生灶状坏死之外,还通过一系列机制启动了凋亡过程,进而导致OPC数目减少。这也是早产儿PWMD机制的重要一环。而针对MT对PWMD中OPC的凋亡、数目及对远期脑白质的髓鞘化的影响在国内外均未见报道。本研究以新生大鼠PWMD模型为研究对象,对这一问题进行探讨,以期为早产儿HI所致的PWMD提供一种可能的治疗手段。材料和方法48只健康3日龄清洁级的S-D(Sprague-Dawley)大鼠,体质量6-9g,雌雄不限,用抽签法随机地分为:假手术组(SHAM组)、缺氧缺血组(HI组)和褪黑素干预组(HI+MT组),每组分别有16只(即n=16)。SHAM组:只做左侧的颈总动脉的钝性分离,不结扎动脉,也不进行缺氧处理;HI组:首先钝性分离并结扎新生大鼠左边的颈总动脉,放回母鼠旁恢复1小时后,把大鼠放入缺氧舱中,其中充有氮氧混合气(94%N2、6%O2),时间为2小时;HI+MT组:分别于手术前、手术后、手术后1小时及手术后24小时分别按10mg/kg腹腔注射褪黑素溶液(10mg MT溶于5ml无水乙醇,再加入95ml生理盐水,现用现配),SHAM组、HI组则在相同时间点腹腔注射等体积溶剂。各组大鼠饲养至术后2天时,每组用抽签法随机取8只,用吸入乙醚麻醉,麻醉结束后,先用生理盐水约40ml进行心脏灌注后,再用40 g/L的多聚甲醛约40ml进行灌注,接着开颅取脑(注意:操作动作要轻柔,以免损伤脑组织),取出的脑标本在室温下用40 g/L多聚甲醛固定,24~48h后进行脱水和透明,然后用石蜡对标本进行包埋,然后切片(注意:切片厚度约3μm),分别行HE常规染色观察脑室周围白质组织的显微结构、O4免疫组化观察O4阳性细胞数目和Caspase-3免疫组化观察Caspase-3的表达的情况;每组另外8只于术后14天时,按照上述方法获取标本,最后切片,行HE常规染色及MBP免疫组化观察侧脑室扩大的情况及MBP表达的情况。结果1术后2天脑室周围白质SHAM组手术侧结构正常,染色清晰;HI组结构疏松,纤维紊乱,可见软化灶;HI+MT组介于前两组之间,O4阳性细胞数目在SHAM组(76.418±7.333)、HI+MT组(58.359±14.571)、HI组(43.647±12.887)依次减少,差异有统计学意义(P<0.05);Caspase-3的表达在SHAM组(105.627±31.745)、HI+MT组(146.329±34.181)、HI组(198.337±57.738)的依次增加,差异有统计学意义(P<0.05);2术后14天脑脑室周围白质手术侧脑室指数在SHAM组(0.988±0.236)、HI+MT组(1.793±0.418)、HI组(2.746±0.678)依次增大,MBP光度值则依次减少(分别为38.738±9.416,22.832±5.933,13.469±3.729)。结论褪黑素对缺氧缺血所致的未成熟脑白质损伤的保护作用是通过抑制少突胶质细胞前体的凋亡,而增加残存少突胶质细胞前体的数目,进而改善脑白质发育过程中的髓鞘化。