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缺血后处理对深低温停循环大鼠脑保护作用的实验研究

陈修建  
【摘要】: [研究背景] 深低温停循环(DHCA, deep hypothermic circulatory arrest)是心血管外科手术中一项重要的保障技术,在心脏外科尤其是主动脉外科及小儿复杂先天性心脏病手术中有广泛的应用。自从这一技术被应用到临床上,复杂的心血管疾病的手术安全性和疗效显著改善。但是在临床广泛应用的过程中,DHCA手术由于存在手术时间长、损伤大、全脑缺血再灌注损伤或低流量灌注导致的缺血缺氧等因素,术后脑部并发症发生率仍较高,如何有效预防DHCA术后的脑损伤成为近年来的研究热点。 缺血后处理(ischemia postconditioning,Ⅰ-postC)是新近发现的一种内源性保护现象,是指在一个持续较长时间的缺血期后,在再灌注前交替实施短暂的再灌注/缺血处理,其后恢复常规灌注,可以减轻再灌注损伤,从而达到组织器官的保护作用。作为一种全新的对抗缺血再灌注损伤的措施,目前已有研究表明其可以减少心、脑、肝、肾、脊髓等器官或组织的缺血再灌注损伤,进而减少其功能的障碍,起到相应的保护作用。近期许多研究证明缺血后处理可通过多种机制减轻炎症反应和改善氧自由基代谢,有效地减少脑组织神经元凋亡、保护细胞功能。同时,已有大量研究表明:全脑缺血-再灌注损伤主要与氧化应激反应、炎症反应及细胞凋亡等有关。神经细胞凋亡是脑缺血-再灌注损伤的重要环节。 由于缺血后处理具有技术简单、实施方便、可操作性强等优点,因此,将Ⅰ-postC应用于DHCA术后脑保护有良好的应用前景,值得深入研究。 [目的] 为探讨缺血后处理对DHCA大鼠的脑保护作用,通过建立DHCA大鼠脑保护模型,检测大鼠脑组织匀浆相关指标,观察大鼠脑组织超微结构及神经元凋亡的情况,分析缺血后处理在DHCA大鼠脑保护作用中可能机制。 [材料和方法] 健康雄性清洁级SD大鼠60只,随机分为5组:假手术组和DHCA组,缺血后处理(IPost)Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组。采用改良的四血管法制作DHCA大鼠全脑缺血模型。造模成功后,假手术组只暴露而不电凝及夹闭血管。DHCA组阻断45min,开放后不做任何处理。IPostⅠ组:在开放时反复进行3个循环的开放15s/阻断15s,然后全面开放。IPostⅡ组:在开放时反复进行3个循环的开放30s/阻断30s,然后全面开放。IPostⅢ组:在开放时反复进行3个循环的开放60s/阻断15s,然后全面开放。 于再灌注24小时,在各组中随机取8只大鼠,麻醉后断头取脑,制作脑组织匀浆,检测炎症因子TNF-α、IL-1、IL-6、SOD活性及脑组织MDA含量;各组中余下4只制作脑组织病理切片,光镜、电镜观察大鼠脑海马组织病理形态及其超微结构变化;TUNEL法检测大鼠脑海马神经细胞的凋亡。 [结果] 早期缺血后处理Ⅰ组、Ⅱ组大鼠脑组织炎症因子TNF-α、IL-1、IL-6较DHCA组明显下降,差别有统计学意义(P0.05,P0.01),IPostⅢ组炎症因子与DHCA组相比无统计学差异(P0.05)。与DHCA组相比,IPostⅠ组脑组织SOD含量升高(P0.01),IPostⅡ组升高(P0.05)。IPostⅠ组、Ⅱ组大鼠脑组织MDA含量较DHCA组明显下降,IPostⅢ组再灌注24小时大鼠鼠脑组织中SOD、MPO、MDA的表达与DHCA组相比无统计学差异(P0.05)。病理学结果显示:早期缺血后处理的IPostⅠ组、Ⅱ组大鼠脑组织破坏和细胞损伤程度明显低于DHCA组,IPostⅢ组与DHCA组相比则无明显差异。海马以及皮层神经细胞的凋亡检测发现:与DHCA组比较,IPostⅠ组、Ⅱ组凋亡指数明显降低。 [主要结论] 早期缺血后处理(15s、30s)可以减轻炎症反应和改善氧自由基代谢,减少了脑组织细胞的凋亡,对深低温停循环大鼠具有脑保护作用。


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