蛛网膜下腔出血(Subarachnoid hemorrhage, SAH)多由动脉瘤破裂出血引起。脑血管痉挛(Cerebral vasospasm, CVS)是蛛网膜下腔出血常见和严重的并发症,发生率高达70%,常引起严重的局部脑组织缺血或迟发性脑损伤,甚至导致脑梗死,成为致死或重残的主要原因。目前普遍认为SAH后血液弥散至蛛网膜下腔导致了脑血管痉挛和缺血性神经功能的障碍,但是对SAH后CVS的病理生理机制没有完全研究清楚。对于脑缺血机制的研究主要集中在大血管痉挛方面,但是这种脑血管痉挛不能完全解释迟发性脑缺血的神经功能障碍,大脑微动脉的障碍可能在SAH后的脑缺血中起了重要的作用。然而,SAH后大脑微循环的改变存在争议。缺氧诱导因子-1α(Hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)是机体缺氧适应过程中起核心调控作用的因子,它通过调节靶基因的转录蛋白在组织氧传递,血管生成,能量代谢方面发挥作用。血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial growth factors,VEGF)是体内促进血管新生最重要的因子,可促进血管内皮细胞增生、迁移及增加血管通透性,VEGF在降低大脑慢性缺血性损伤,促进侧枝循环的建立,减小脑梗塞面积方面起着重要的作用。但是HIF-1α和VEGF在蛛网膜下腔出血后大脑皮层中的表达鲜见报道。目的:通过建立血管内穿刺法大鼠蛛网膜下腔出血模型,应用光镜和透射电镜(transmission electron microscopy, TEM)观察模型组不同时相的大脑皮层神经元及微血管的病理形态学及超微结构的变化特点,为研究CVS的发生机制提供形态学资料。通过免疫组织化学染色观察HIF-1α和VEGF的在大鼠的SAH模型中的表达情况,探讨HIF-1α和VEGF在SAH中的表达规律,以及其表达与形态学变化之间的关系,为临床预防与治疗SAH后CVS提供实验依据。方法:1成年健康雄性Sprague-Dawley大鼠55只,体重260-280g。随机分为3组,正常组5只,假手术组5只,手术组45只,按造模时间再分为术后1h、3h、6h、9h、12h、24h、48h、5d、7d组共9组,每组各5只。手术组采用血管内穿刺法制作SAH模型,假手术组仅做血管内穿刺,不刺破大脑前动脉与大脑中动脉分叉。2各组动物麻醉后,经左心室灌注多聚甲醛固定后取脑。观察各组脑组织的大体形态,各组蛛网膜下腔血液分布情况。光镜观察脑组织病理学变化,透射电镜观察大脑皮层及微血管的超微结构变化。3应用SP法行HIF-1α和VEGF免疫组织化学染色,应用专业图像分析软件Image-Pro Plus 5.0(Media Cybernetics公司,美国)测定阳性细胞染色的平均光密度值(MOD)来表示抗原表达量。4应用SPSS15.0统计软件进行数据处理。数据用均数±标准差( x±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析(ANOVA),组间两两比较采用SNK-T检验,相关分析采用Pearson相关分析,以P<0.05表示差异有统计学意义。结果:1脑组织大体观手术组:术后1h可见颈动脉池、视交叉池和基底池明显积血,大脑凸面蛛网膜下腔少量积血。3-24h组可见蛛网膜下腔的积血由脑底面向脑表面扩散,大脑凸面蛛网膜下腔血液弥散范围逐渐增大,48h后脑凸面及颅底面的蛛网膜下腔的血液较前减少,第四脑室可见明显积血。5d组仅基底池可见少量血凝块。7d组蛛网膜下腔的血液基本消失。正常组和假手术组开颅未见蛛网膜下腔有血液。2组织形态学观察手术组:神经元和血管内皮细胞的形态结构的改变主要是大脑皮层神经元变性肿胀,脑水肿。微血管周围间隙稍增宽。在SAH后3h可发现形态结构的改变,SAH后24h到48h脑组织水肿达到高峰。正常对照组及假手术组:脑组织神经元结构基本正常。3大脑皮层及微血管的超微结构观察手术组:神经元和血管内皮细胞的超微结构的改变主要是细胞核内染色质边集、浓缩,异染色质增多,胞质内线粒体肿胀、嵴紊乱、溶解呈空泡,粗面内质网扩张,脱颗粒现象。血管内皮细胞间紧密连接消失,细胞核内染色质浓缩,线粒体肿胀、嵴紊乱,管腔狭窄甚至闭塞。在SAH后1 h时可发现超微结构的改变,从6h开始明显的结构改变,在12h至48h结构变化最明显。正常对照组及假手术组:神经元及血管内皮细胞未见异常。4 HIF-1α蛋白在SAH大鼠大脑皮层中的表达实验组于1h、3h大脑皮层神经元开始出现少量的HIF-1α的阳性表达,但与对照组比较无统计学意义(P>0.05)。SAH 6h组的HIF-1α的阳性表达逐渐增加,其与对照组比较有统计学意义(P<0.05)。HIF-1α的阳性表达24h达到高峰并且持续高表达至48h后逐渐下降。7d组的HIF-1α的阳性表达与对照组比较差别无显著性(P>0.05)。假手术组与正常组偶见HIF-1α阳性表达,二者比较差别无显著性(P>0.05)。5 VEGF蛋白在SAH大鼠大脑皮层中的表达实验组在1h组大脑皮层VEGF的阳性表达有短暂的升高后,3h,6h组的表达明显降低。9h组VEGF的表达又开始逐渐增高,其与对照组比较有统计学意义(P<0.05)。24h达到高峰,并且持续高表达至48h后逐渐下降,7d组VEGF的阳性表达的,与对照组比较差别无显著性(P>0.05)。假手术组与正常组偶见VEGF阳性表达,二者比较差别无显著性(P>0.05)。6 SAH大鼠大脑皮层中HIF-1α及VEGF蛋白表达相关分析统计学分析表明HIF-1α与VEGF在SAH后大脑皮层神经元的表达均呈正相关,相关系数r=0.804,且P<0.05,相关有统计学意义。结论:1本实验采用血管穿刺法建立大鼠SAH模型,动态观察蛛网膜下腔的积血分布特点,大脑皮层神经元及微血管的病理形态学和超微结构的变化特点说明造模是成功的,血管穿刺法是制作SAH较为理想的模型。2 SAH后微血管内皮细胞的损伤可能是SAH后微循环障碍的始动因素,局部微循环功能的障碍可能是造成SAH后缺血性神经功能损害的直接原因。3 SAH后大脑皮层神经元的HIF-1α和VEGF表达明显增加且二者的表达具有相关性,在SAH后的脑缺血缺氧的病理过程中起了十分重要的作用。