深低溫停循環(huán)中腦紅蛋白表達(dá)及其腦損傷防護(hù)意義實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、深低溫停循環(huán)(Deep hypothermic cireulatory arrest，DHCA)技術(shù)可以提供一個(gè)無(wú)血而寧?kù)o的手術(shù)環(huán)境，是部分嬰幼兒先天性心臟病及成人復(fù)雜大血管疾病外科治療中的重要手段。近年來(lái)，隨著心、腦、肺、肝、腎等保護(hù)技術(shù)的改進(jìn)、多學(xué)科合作增加，DHCA的應(yīng)用日益廣泛。腦對(duì)缺血缺氧最敏感，同時(shí)它對(duì)缺血缺氧的耐受性也最差。深低溫下腦代謝依然存在，長(zhǎng)時(shí)間DHCA常導(dǎo)致不同程度的神經(jīng)系統(tǒng)損害。DHCA腦損害的機(jī)制復(fù)雜，目前停

2、循環(huán)后腦保護(hù)研究國(guó)內(nèi)外均主要集中在如何降低腦代謝上，而從腦氧代謝的機(jī)制出發(fā)，研究增加氧貯備、轉(zhuǎn)移和利用才是解決問(wèn)題的根本辦法。近年腦氧代謝基礎(chǔ)研究取得重大發(fā)展。 2000年德國(guó)Burmester等發(fā)現(xiàn)人和小鼠腦內(nèi)特異的攜氧球蛋白一腦紅蛋白(nelJroglobin，Ngb)，為腦缺氧的研究提供了全新思路。人Ngb基因?yàn)楸Ｊ匦暂^高的單拷貝基因，定位于染色體14q24，全長(zhǎng)cDNA序列共1909bp，編碼151個(gè)氨基酸。Ngb主要表

3、達(dá)于脊椎動(dòng)物神經(jīng)元的細(xì)胞質(zhì)，與氧有很高的親和力，功能上類似于肌紅蛋白，可特異性地為腦供氧，在分子水平調(diào)節(jié)腦組織氧供應(yīng)狀態(tài)。作為一個(gè)重要的內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)因子，Ngb在組織中表達(dá)水平的高低與組織的缺氧耐受性呈正相關(guān)。脊椎動(dòng)物腦紅蛋白可能的功能有：1貯存氧，生理情況下與氧充分氧合達(dá)飽和狀態(tài)，缺氧時(shí)釋放氧。2氧的傳遞轉(zhuǎn)運(yùn)氧通過(guò)血腦屏障，加速氧向神經(jīng)元中的線粒體擴(kuò)散。3作為一種缺氧感受器，保護(hù)下游缺氧損害。4 清除毒性物質(zhì)如NO。氯化高鐵血紅蛋白

4、(Hemin)，又名正鐵血紅素、血晶素，長(zhǎng)久以來(lái)，它是一個(gè)被用于貧血治療的藥物，早在1983年美國(guó)FDA就批準(zhǔn)其用于臨床治療。近年來(lái)，Hemin在其他各系統(tǒng)中的保護(hù)作用逐漸得到重視。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Hemin對(duì)離體Ngb表達(dá)呈顯著增強(qiáng)作用，且呈濃度和時(shí)間依賴性。Hemin作為血紅素氧合酶(HO)的底物和誘導(dǎo)劑，可誘導(dǎo)腦紅蛋白表達(dá)，抵抗自由基損傷，減少興奮性氨基酸毒性，在心、腦、腸等器官的缺血缺氧損傷中具有重要保護(hù)作用。隨著分子生物學(xué)等技術(shù)在醫(yī)

5、學(xué)中的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)腦損傷的病理機(jī)制認(rèn)識(shí)不斷加深，自由基、一氧化氮、細(xì)胞因子及粘附分子、蛋白類生化標(biāo)志物等在體外循環(huán)及DHCA腦損傷中的作用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。1)S-100β蛋白由Moore于1965年在牛腦中發(fā)現(xiàn)，是一種相對(duì)分子質(zhì)量為21×10<'3>的酸性鈣結(jié)合蛋白，濃度特異性地存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。腦損傷后腦S-100β蛋白過(guò)度表達(dá)和釋放，并迅速釋放入血液。由于它的半衰期短，血S-100β蛋白水平在傷后短時(shí)間內(nèi)迅速下降。當(dāng)腦損

6、傷后膠質(zhì)細(xì)胞遲發(fā)性功能障礙或持續(xù)死亡時(shí)可引起S-100β蛋白外溢，繼發(fā)性腦損害使血腦屏障進(jìn)一步破壞，隨著病情的發(fā)展，可能出現(xiàn)繼發(fā)性升高或持續(xù)高值，表明進(jìn)行性繼發(fā)性腦損害。2)髓鞘堿性蛋白(myel in base protein，MBP)：神經(jīng)組織髓鞘堿性蛋白主要位于髓磷脂漿膜面，與髓鞘脂質(zhì)緊密結(jié)合，維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定，在神經(jīng)纖維中起著絕緣和快速傳導(dǎo)的作用。當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘破壞時(shí)，髓鞘堿性蛋白可釋放入中樞神經(jīng)系統(tǒng)和血

7、中，最后降解經(jīng)尿排出。研究資料表明，髓鞘堿性蛋白與急慢性腦血管病、實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎、多發(fā)性硬化及其他許多神經(jīng)疾病有關(guān)，是反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)有無(wú)實(shí)質(zhì)性損害，特別是無(wú)髓鞘脫失的一個(gè)較特異的生化指標(biāo)，還可作為評(píng)價(jià)治療及預(yù)后的指標(biāo)之一。3)腫瘤壞死因子α(TNF α)：TNF α是近年來(lái)研究較深入的由多種細(xì)胞產(chǎn)生和分泌的一種細(xì)胞因子，研究提示TNF α在缺血性腦損傷病理機(jī)制方面起著雙重效應(yīng)。有害效應(yīng)是指TNF α可加重腦缺血后神經(jīng)元的損傷

8、。相反，有人認(rèn)為TNF α可能具有神經(jīng)元保護(hù)機(jī)能。由于缺乏 TNF α在腦缺血損傷過(guò)程中產(chǎn)生有利效應(yīng)的大量系統(tǒng)研究，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它主要作為炎性介質(zhì)參與損傷反應(yīng)。這為腦缺血的治療學(xué)研究指明了新的方向。4)血管細(xì)胞間黏附分子-1(VCAM-1)：屬于黏附分子的免疫球蛋白超家族存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上，受致炎因子刺激時(shí)表達(dá)增加，參與淋巴細(xì)胞的活化、遷移和造血細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，并在炎癥、腫瘤轉(zhuǎn)移等病理過(guò)程中起重要作用。相關(guān)研究表明VCAM-1在腦缺

9、血炎癥發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，調(diào)控腦缺血時(shí)VCAM-1的表達(dá)及作用可減輕腦缺血癥狀，保護(hù)腦缺血損傷。本實(shí)驗(yàn)利用實(shí)時(shí)熒光PCR定量分析腦紅蛋白mRNA在體外循環(huán)及深低溫停循環(huán)(DHCA)情況下的表達(dá)，并通過(guò)檢測(cè)血漿腦損傷相關(guān)指標(biāo)S-100 β、MBP、TNFα和VCAM-1等的變化，探討腦紅蛋白及相關(guān)腦損傷指標(biāo)在。DHCA中腦損傷診斷、治療及預(yù)后的意義及機(jī)制。 目的： 檢測(cè)空白對(duì)照組與Hemin處理組對(duì)犬DHCA不同

10、時(shí)期Ngb mRNA表達(dá)以及血漿S-100β蛋白、MBP、TNF α、VCAM-1及腦皮質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的改變推斷腦紅蛋白及相關(guān)指標(biāo)在DHCA早期腦保護(hù)中的作用及機(jī)制，以探索預(yù)防和治療DHCA腦損害的方法。 結(jié)論： 1、Hemin預(yù)處理可提高DHCA不同時(shí)期Ngb mRNA的表達(dá)，但由于拷貝數(shù)量級(jí)較大，統(tǒng)計(jì)學(xué)差異并不顯著(F=5.153，P=0.053)。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，對(duì)改善DHCA期腦損傷的作用并不明顯。氯化高鐵血紅素

11、和缺氧所誘導(dǎo)的NGB表達(dá)存在不同機(jī)制，并且Hemin誘導(dǎo)的腦紅蛋白mRNA表達(dá)明顯慢于缺氧誘導(dǎo)的表達(dá)。 2、由于目前尚不能顯著刺激Ngb mRNA表達(dá)，故腦紅蛋白在DHCA條件下的腦保護(hù)作用并不明顯，其機(jī)理及作用途徑仍需進(jìn)一步研究。 3、血漿S-100 β蛋白、MBP、VCAM-1可作為DHCA條件下腦損傷早期的敏感指標(biāo)，其中以S-100 β蛋白、VCAM-1為佳，MBP次之。TNF α并不適宜作為DHCA條件下腦損傷早