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目的:观察乳化异氟醚(emulsified isoflurane, EI)预处理对大鼠局灶性脑缺血再灌注(cerebral ischemia-reperfusion)损伤的影响;检测磷酸化的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(phosphorylation of serine/threonine kinase, p-Akt)活性的变化,探讨EI发挥作用的具体机制。
实验一、
方法:采用大脑中动脉线栓法制备大鼠局灶性脑缺血再灌注模型。48只SD成年雄性大鼠随机分为6组(n=8):假手术组(SHAM组),腹腔注射NS10.5ml/kg,24h后只分离血管,不置入线栓;缺血再灌注组(I/R组)、低剂量EI组(EI-L组)、中剂量EI组(EI-M组)、高剂量EI组(EI-H组)和脂肪乳组(IL组),分别腹腔注射NS10.5ml/kg、EI3.5ml/kg+NS7ml/kg、EI7ml/kg+NS3.5ml/kg、EI10.5ml/kg和30%IL10.5ml/kg,24h后制备模型。各组于缺血前10min和再灌注10min时记录体温、心率和呼吸频率。再灌注24h时用Zea Longa评分法进行神经功能缺陷评分,评分后处死大鼠取脑,用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-Triphenyltetrazolium Chlorid,TTC)染色法测定脑梗死体积百分比。
结果:(1)与假手术组和缺血前比较,其余各组脑缺血再灌注后体温升高,心率加快,呼吸频率减慢(P<0.05),说明模型制备成功。除假手术组外,各组脑缺血再灌注后体温、心率、呼吸频率差异无统计学意义(P<0.05),排除了呼吸抑制和血液动力学不稳定对实验结果的干扰。(2)与假手术组比较,其余各组神经功能缺陷评分和脑梗死体积均升高(P<0.01);与缺血再灌注组比较,低剂量EI组、中剂量EI组、高剂量EI组神经功能缺陷评分和脑梗死体积均降低(P<0.05),脂肪乳组差异无统计学意义(P>0.05);低剂量EI组、中剂量EI组、高剂量EI组神经功能缺陷评分和脑梗死体积依次降低(P<0.05)。选取EI10.5ml/kg预处理做实验二。
实验二、
方法:另取48只SD成年雄性大鼠随机分为6组(n=8):假手术组(SHAM组),腹腔注射NS10.5ml/kg,24h后只分离血管,不置入线栓;缺血再灌注组(I/R组),腹腔注射NS10.5ml/kg,24h后制备模型;EI组(EI组),腹腔注射EI10.5ml/kg,24h后制备模型;LY294002(P13K的特异性抑制剂)+EI组(LY294002+EI组),缺血侧侧脑室注射LY29400225mmol/L5ul,30min后腹腔注射EI10.5ml/kg,24h后制备模型;LY294002组,缺血侧侧脑室注射LY29400225mmol/L5ul,24h后制备模型;LY294002溶剂组(DMSO组),缺血侧侧脑室注射DMSO5ul,24h后制备模型。再灌注后24h时行神经功能缺陷评分,评分后4%多聚甲醛灌注大鼠,取视交叉后1~4mm脑块进行石蜡包埋,苏木素-伊红(Hematoxylin-Eosin,HE)染色观察海马CA1区神经元存活情况,脱氧核苷酸末端转酶介导的缺口末端标记法(Terminal Deoxynucleotidyltransferase-mediated dUTP-biotin nick end labeling, TUNEL)染色观察海马CA1区神经元凋亡情况,免疫组化测定海马CA1区p-Akt阳性细胞计数和p-Akt表达的积分光密度值(integrated optical density, IOD)。
结果:(1)与I/R组比较,EI组神经功能缺陷评分降低(P<0.05),海马CA1区存活神经元增多,形态改善,凋亡细胞数显著减少(P<0.05),p-Akt阳性细胞计数和p-Akt表达的IOD显著升高(P<0.05)。(2)与I/R组比较,LY294002+EI组、LY294002组、DMSO组神经功能缺陷评分、凋亡细胞计数、p-Akt阳性细胞计数和p-Akt表达的IOD差异无统计学意义(P>0.05),结果显示LY294002可抑制EI所发挥的保护作用,而LY294002或LY294002溶剂自身不发挥的作用。
结论:3.5ml/kg、7ml/kg和10.5ml/kgEI预处理均能减轻大鼠局灶性脑缺血再灌注后神经功能损伤,其中10.5ml/kgEI预处理神经功能损伤最轻。EI预处理的保护作用机制与激活PI3K/Akt途径,使p-Akt的表达增加,抑制神经细胞凋亡有关。