研究背景蛛网膜下腔出血(SAH)是一种严重的死亡率很高的临床医疗急症,特别是在动脉瘤破裂后的最初几天内1,2。发生动脉瘤性蛛网膜下腔出血后,约12%的患者在接受治疗前死亡,48小时的时候约33%患者死亡,动脉瘤破裂出血后30天内约50%的患者死亡。在幸存者中,约50%遗留永久性残疾,给家庭和社会带来沉重的负担3。然而,蛛网膜下腔出血后急性期脑损伤的机制仍然不明,可选择的治疗方案有限4,5。核磁共振成像(MRI)是一种能以高空间分辨率收集结构、生理和功能成像数据的非侵入性方法6,其已经广泛应用于检测各种原因引起的脑组织损伤如脑水肿、急性脑积水7-9、白质损伤10-12和脑缺血性损伤13,14。然而,由于与CT相比,MRI采集时间长,执行相对困难以及SAH患者面临再出血的高风险,对于处在SAH后急性期情况下的患者,临床很少进行MRI检查,因此缺少相关资料。本研究通过对大鼠进行MRI扫描,研究SAH后急性脑积水及白质灰质损伤。SAH的女性患者发病率高于男性,同时女性SAH患者脑积水的发生率也明显高于男性15-18。动物实验研究表明,实验性SAH后雌性大鼠急性脑积水的发生率(75%)明显高于雄性(47%)7。本课题研究了SAH后大鼠性别差异在MRI结果及神经功能预后中的影响。铁在实验性脑内出血(ICH)19-21、脑室内出血(IVH)22,23和SAH24之后的脑组织损伤中起重要作用。研究表明在ICH后第三天脑脊液(CSF)中铁的含量几乎增加14倍,并在ICH后保持高浓度至少一个月。脑铁水平的升高引起ICH后脑水肿、氧化应激、脑萎缩和神经功能损伤19,25,26。在SAH之后,由于大量红细胞裂解,大脑暴露于高浓度的血红蛋白中27,巨噬细胞分别通过血红蛋白清除受体CD63、血红素清除受体CD91以血红蛋白-结合珠蛋白复合体及血红素-血红素结合蛋白复合体的形式清除血红蛋白及血红素28,29。血红素氧化酶1(HO-1)是血红素降解及铁释放过程中的可诱导表达的关键酶,释放出的铁能够被存储于铁蛋白中19,24,30。铁螯合剂去铁胺能有效降低铁、铁相关蛋白及HO-1的表达水平,改善SAH后24小时急性神经元损伤24。在这项研究中,所有纳入SAH组的大鼠基于蛛网膜下腔中的积血分级情况分为0-4组,并测定SAH后MRI分级系统与脑组织损伤严重程度之间的关系。SAH患者可并发急性脑室系统扩大,脑积水,导致颅内压(ICP)增高和脑灌注压(CPP)下降,引起继发性脑组织损伤18,31。SAH后急性脑积水的机制尚不清楚,脑脊液循环突然受阻、SAH严重等级、脑室积血、脑室壁损伤、CSF动力学改变及CSF吸收障碍是可能的参与因素32,33。研究表明,旨在溶解脑室内积血的实验尝试既不能减低对持续性脑脊液分流的依赖也不能改善神经功能预后34。动物实验研究证实不仅红细胞降解物及铁能引起脑积水,脑室内注射凝血酶也可以诱导脑积水形成35,36。我们提出假设,在SAH后红细胞的代谢产物在脑积水及早期脑组织损伤中起一定作用。本研究将探讨人类SAH患者的血性脑脊液注射入裸鼠侧脑室后急性期内对脑室系统及脑室周围脑组织的影响。第一部分蛛网膜下腔出血急性期脑组织损伤的磁共振特点目的在临床和基础实验研究中已经提出多种蛛网膜下腔出血SAH后早期脑组织损伤的机制。在本实验中,我们研究了SAH后早期脑组织损伤的放射学特征及性别对实验性SAH的影响。材料与方法选用雌性及雄性大鼠应用血管内穿刺的方法制作SAH模型。在SAH后24小时,将动物置入7.0T Varian磁共振扫描仪中扫描并得到核磁共振影像资料。在T2加权像上测定T2损伤、脑室及白质损伤的发生率及损伤体积。通过免疫印迹及免疫组化方法确定SAH对血红素加氧酶-1及纤维蛋白/纤维蛋白原的影响。通过MRI分级系统评估SAH的严重程度,并根据改良的Garcia’s评分系统评估神经功能。结果在SAH后24小时,T2加权像冠状面中观察到T2高信号区域和扩大的脑室系统。T2损伤、WMI及脑积水的总发病率分别为54%、20%和63%。雌性大鼠T2高信号损伤及脑积水的发生率较高,T2损伤的体积较大,平均脑室体积较大。MRI上分级为3-4级的SAH大鼠(我们之前验证的MRI分级量表)与分级为0-2级的大鼠相比,具有更大的T2损伤体积,更多的脑积水发生率和更差的神经功能评分。结论T2损伤、WMI和脑积水是实验性SAH后24小时最常见的的MRI特征。SAH后急性期T2损伤区域与纤维蛋白/纤维蛋白原阳性染色的区域吻合。相对于雄性大鼠,在急性期SAH给雌性大鼠带来更为严重的脑组织损伤。第二部分脑室内注射人类蛛网膜下腔出血患者血性脑脊液后裸鼠早期脑组织损伤机制研究目的探讨脑室内注射人类蛛网膜下腔出血患者血性脑脊液后早期裸鼠脑室系统及脑室周围脑组织的损伤机制材料与方法选用40只雄性裸鼠进行立体定位仪下脑室穿刺制作脑室内注射脑脊液模型。其中32只脑室注射人类SAH患者动脉瘤破裂出血后不同时间采集的血性脑脊液作为实验组,8只注射人类正常脑脊液作为对照组。所有动物在注射后24小时处死,标本用于免疫组化和电镜观察。通过免疫荧光及免疫组化方法确定血性脑脊液注射对血红素加氧酶-1、磷酸化p44/42的影响。结果在脑室内注射脑脊液后24小时,注射血性脑脊液的裸鼠脑室周围脑组织HO-1表达明显高于对照组,且动脉瘤破裂出血后48小时取得的血性脑脊液引起裸鼠脑室周围脑组织HO-1升高大于7天和14天时取得的血性脑脊液。免疫荧光双标发现大多数HO-1阳性细胞也是Iba-1阳性细胞。免疫组化染色发现脑室内注射血性脑脊液会诱导脑室周围脑组织磷酸化p44/42表达升高,且免疫荧光双标显示大多数磷酸化p44/42阳性细胞是NeuN阳性细胞而不是Iba-1阳性细胞。电镜观察室管膜细胞纤毛发现相比于对照组,注射血性脑脊液的裸鼠纤毛损伤更为严重,纤毛极性发生变化,方向不一,周围白质损伤严重。结论脑室内注射人类血性脑脊液会引起裸鼠脑室系统及脑室周围脑组织损伤。p-p44/42炎症通路的激活参与了这种损伤形成。