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低声压级次声对脑缺血再灌注损伤大鼠的作用研究

李川  
【摘要】: 研究背景:次声波是频率为低于20Hz的弹性波,它是由物质的机械振动产生,广泛存在于自然界、生产环境、工作环境及生物体内。通过各种介质分子做稀疏或紧密的交替波向四周传播,次声本质上与可听声、超声一样同为机械波,但由于频率低,在介质传播过程中能量不易被吸收,具有传播远、穿透性强、衰减小等特性。自1966年法国人Gavreau提出次声的性质及其生物学作用以来,伴随着科技的发展特别是交通和工业的现代化,人们已经认识到次声广泛存在于人类生存的环境中,次声对人体的影响作用引起了越来越多的国家及科研机构的重视并相继开展了各方面的研究。查阅相关文献,有关长时间、高声压级的次声对生物体有损伤作用的报道较多,对低声压级次声的生物学效应则研究较少。 次声的作用原理是生物共振,国外文献有报道称低声压级(通常90dB以上)次声与生物体可产生轻微共振,其产生的力学、热学、光学、电学等物理效应作用缓慢而轻柔,不但不产生损伤作用,还可以通过对生物体产生类似深部按摩作用,这种能量形式可以达到任何组织和细胞,对生物组织有益。由于次声的频率低,不容易被吸收;波段长,不易被阻挡,传播中几乎无衰减,因此能在人体内很好的传播,穿透病态组织(细胞)内,使病态组织内闭塞的血管重新开放,并推动其血液流动,改善病态组织内的血液循环,为氧气、吞噬细胞、免疫球蛋白等物质向病变组织输送创造了有利条件。以上理论提示低声压级次声可能对脑血管疾病产生有利作用,但目前缺乏相关实验支持。本研究以脑缺血再灌注损伤大鼠为研究对象,以低声压级、频率在次声范围内随机变化的次声作为处理因素,探讨其生物学效应。 目的:研究低声压级次声对局灶性脑缺血再灌注损伤的影响及作用机制,以明确低声压级次声的生物学效应。 方法:用大脑中动脉线栓法制备脑缺血模型。以频谱集中在4—20Hz,声强79.75—86.11dB,主频信号频谱随机变化的次声作为处理因素。次声信号来源于Infrasound 8~(TM)次声治疗仪。 将64只大鼠随机分为3组,分别为假手术组(n=16)、造模组(n=16)、次声组(n=32),次声组按每天作用时间分为20分钟组及120组,每组16只。动态观察(2h、1d、3d和7d)各组神经功能状态,7天后大鼠断头取脑,每组中的8只用于脑组织HE染色和IGF-1(insulin-like growth factor-1,胰岛素样生长因子-1)免疫组化,另外8只用于TTC(triphe-nyltetrazoliumchloride,2,3,5—氯化三苯基四氮唑)染色以测定脑梗塞相对面积。 结果: 1神经功能缺失评分: 假手术组均为未出现肢体功能障碍,评分为0分,模型组与次声组大鼠麻醉清醒时均出现不同程度的左侧肢体活动障碍。 组别和时间之间存在交互效应(F=8.258,P<0.05)。从单独效应分析,各时间组之间有显著性差异(P<0.001),模型组与次声组3d后症状逐渐减轻;各组间比较有显著差异(P<0.05),次声120分钟组明显改善神经功能症状,与模型组比较有统计学意义(P<0.05),次声20分钟组改善神经功能症状不明显,与模型组比较无统计学意义(P>0.05)。 2脑梗塞相对面积大小: 假手术组未出现梗塞灶,模型组及次声处理组均出现不同程度的梗塞灶。各组比较存在显著性差异(F=56.422,P<0.001),次声20分钟组与模型组间差异无统计学意义(P>0.05),次声120分钟可明显减少梗塞程度,与模型组相比差异有统计学意义(P<0.05)。 3 HE染色: 假手术组在低倍镜下(200倍)可见形态结构清楚,神经元细胞数目多,细胞排列规整。核深染,核膜清晰,核仁明显。高倍镜下(1000油镜)可见神经元胞浆丰富,呈灰蓝色斑块状,表明尼氏体丰富。 模型组半暗带缺血区可见组织结构紊乱、疏松,胶质细丝稀疏,胶质细胞稍增生,数量增多,神经元细胞正常形态消失、部分神经元细胞核固缩,胞体缩小变形,残留的神经元细胞周围间隙增宽,胞质红染、均匀,可见鬼影细胞。边缘区在低倍镜下可见较多形态大致正常的神经元细胞,胶质细胞无明显增生,胶质细丝丰富。在高倍镜下可见边缘区神经元胞浆染色淡染或消失,提示尼氏小体减少或消失。 次声20分钟组与模型组差异不大,缺血区组织结构紊乱,胶质细胞增生,神经元细胞正常形态消失,可见残留萎缩的红色神经元细胞。泡沫细胞增多,可见噬神经现象。边缘区神经元细胞较多形态无明显异常,胶质细胞无明显增生。在高倍镜下可见边缘区神经元胞浆蓝染颗粒状物质基本消失。 次声120分钟组半暗带缺血区胶质细胞增生更加明显,可见泡沫细胞和噬神经现象。边缘区:在高倍镜下可见边缘区神经元胞浆蓝染明显,颗粒物质明显增多,表明尼氏体丰富。神经元形态更加规整,核深染,核仁清。 4缺血侧大脑皮质IGF-1表达情况 大脑皮质阳性细胞主要见于神经元细胞,以细胞浆表达为主,其它细胞较少表达,分布较均匀。四组着色程度比较:假手术组较浅,模型组、次声20分钟组及次声120分钟组着色较深。各组IGF-1表达有统计学差异(F=379.941,P<0.001);模型组高于假手术组,差异有统计学意义(P<0.001);次声120分钟组高于模型组,差异有统计学意义(P<0.001);次声20分钟组和模型组间差异无统计学意义(P>0.05)。 结论:实验结果表明,低声压级次声在每天作用120分钟,连续7天,可明显改善神经症状,缩小梗塞面积,激活胶质细胞,增强神经元细胞活力;其保护作用与促进脑部内源性保护因子IGF-1表达有关。


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