异丙酚对全脑缺血大鼠的神经保护作用及其机制探讨

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:hghkjhnnggh
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脑血管疾病呈逐渐增多的趋势,成为威胁人类健康的主要疾病之一。另外在神经外科手术、心脏和大血管手术、老年病人以及危重病人手术中,如何减少围术期脑血管并发症已经成为临床工作中急待解决的问题。异丙酚(2,6-diisopropylphenol)是一种在临床应用广泛的静脉麻醉药,许多研究证明异丙酚具有潜在的神经保护作用,但也有一些相反的研究结论。通过分析可以发现,在以往这些研究中,动物模型以及异丙酚的给药剂量、给药方式都各不相同,也许这是这些研究结论各异的原因,因此探讨异丙酚防治脑缺血性损伤的最有效的给药剂量、给药时间及给药方式对异丙酚的临床应用是很重要的。在探究异丙酚神经保护作用的机制时,其对脑缺血时谷氨酸的兴奋毒性影响得到了广泛的关注。谷氨酸是脑内最主要的兴奋性神经递质,中枢神经创伤或缺血可引起谷氨酸的大量地释放和胶质细胞对谷氨酸再摄取能力的降低,造成谷氨酸在细胞外的堆积。谷氨酸与突触后膜上特异的受体,可以造成钙通道开放,钙内流增加和钙超载,是脑缺血、缺氧、癫病发作、脑外伤和其他许多神经疾病神经元变性死亡的共同原因和神经元死亡的“最后通路”。异丙酚作为一种有效的神经保护药物,对以上病理生理各个环节的作用也得到了广泛的研究。很多研究表明异丙酚可以通过降低谷氨酸的释放,增加胶质细胞对谷氨酸的摄取,最终降低细胞外谷氨酸的浓度。但是异丙酚对脑缺血大鼠海马神经细胞谷氨酸受体数量和亲和力的影响还未见报道。另外,在以往的谷氨酸摄取方面的研究中,多采用离体实验的方法,即在体外培养神经细胞或神经胶质细胞,将异丙酚加入细胞培养液中,观察在各种条件下(如氧糖剥夺以模拟活体动物的脑缺血)神经细胞或神经胶质细胞对培养液内放射性标记的谷氨酸的摄取情况。这类实验得出的数据可靠性强,却很难模拟动物在活体状态下异丙酚对全脑缺血大鼠海马神经细胞谷氨酸摄取的影响。因此本研究首先观察了不同剂量、不同给药时间及不同给药方式的异丙酚对大鼠全脑缺血造成的海马CA1区的锥体神经元迟发性死亡的影响,为临床应用提供有价值的参考。在此基础上,应用放射性配基结合法,观察了异丙酚对全脑缺血大鼠海马谷氨酸受体数量和受体亲和力、以及谷氨酸摄取的影响,为阐明异丙酚的神经保护机制提供依据1异丙酚对全脑缺血大鼠海马CA1区锥体神经元的保护作用采用四血管闭塞法建立大鼠的全脑缺血模型,观察不同剂量、不同给药时间及不同给药方式的异丙酚对大鼠全脑缺血造成的海马CA1区的锥体神经元迟发性死亡的影响。方法:将80只雄性Wistar大鼠随机分为以下各组(每组5只动物):①sham组:大鼠仅仅接受假手术,不凝闭椎动脉也不遭受全脑缺血打击。②脑缺血组:永久凝闭双侧椎动脉,48h后闭塞双侧颈总动脉8min致全脑缺血。③异丙酚预处理组:在脑缺血前给予异丙酚。按照给药剂量、给药时间点和给药方式的不同,进一步分为预处理-1至预处理-8八个亚组(详见表1)④异丙酚治疗组:在脑缺血后给予异丙酚。按照给药剂量、给药时间点和给药方式的不同,进一步分为治疗-1至治疗-6六个亚组(详见表1)全脑缺血后第七天,将大鼠断头处死,常规脑组织切片(6μm),硫堇染色。在光镜下观察海马CA1区DND情况,确定组织学分级(histological grade, HG:0级:无神经元死亡;Ⅰ级:散在的神经元死亡;Ⅱ级:成片的神经元死亡;Ⅲ级:几乎全部的神经元死亡)和神经元密度(neuronal density, ND:计数海马CA1区每1mm区段内细胞膜完整、胞核饱满、核仁清晰的锥体细胞数目,每张切片双侧海马各计数6个区段,取平均数为神经元密度)。结果:在假手术组中,海马CA1区的锥体细胞为2-3层,排列整齐,细胞膜完整,细胞核及核仁完整清晰。所有动物的HG均为0级,ND为184.5±11.1。而在全脑缺血组,海马CA1区的锥体细胞几乎全部死亡,与假手术组相比HG显著增高,而ND则显著降低。在异丙酚预处理2至4组(药物剂量逐步增大),海马CA1区大部分锥体细胞存活。与全脑缺血组相比,HG显著降低,ND显著增高,而且这种变化呈剂量依赖性。在异丙酚预处理-1组(药物剂量最小, 40mg.kg-1),大部分锥体细胞死亡,与全脑缺血组相比HG和ND无显著差异。在预处理-5组(给药时间提前到脑缺血前24h),多数锥体细胞存活,与缺血组相比HG显著降低,而ND显著增高。但对锥体细胞的保护作用不及预处理-4组。在预处理-6组(间断静脉推注)和预处理-7组(单次腹腔注射),异丙酚对锥体细胞也具有一定程度的保护作用,但其保护作用都不及预处理-4组。在预处理-8组(每天静脉推注20mg.kg-1,连续5天),海马CA1区的锥体细胞几乎全部死亡,与脑缺血组相比HG和ND均没有显著差异。在异丙酚治疗各组,除了治疗-1组外,其它各组的大部分锥体细胞在缺血打击后存活,与缺血组相比HG显著降低,ND显著增高。治疗-2组至治疗-4组的HG和ND变化呈剂量依赖性。在异丙酚治疗-1组(药物剂量最小, 40mg.kg-1),大部分锥体细胞死亡,与全脑缺血组相比HG和ND无显著差异。在治疗-4组、治疗-5组和治疗-6组(三组的给药时间点不同),海马CA1区锥体细胞的保护效果是相同的。以上表明,在全脑缺血之前或之后,尽量靠近缺血时间点,采用首次剂量静脉推注、剩余剂量由微量泵持续静脉泵注的给药方式,给予麻醉剂量(>40mg.kg-1)的异丙酚可发挥较好的神经元保护作用。2异丙酚降低全脑缺血大鼠海马CA1区谷氨酸受体的数量和亲和力采用放射性配基结合法,观察异丙酚对脑缺血大鼠海马CA1区谷氨酸受体的数量和亲和力的影响,探讨异丙酚神经元保护的机制。方法:将60只健康雄性Wistar大鼠随机分为以下4组:①sham组(n=6):大鼠仅仅接受假手术,不凝闭椎动脉也不遭受全脑缺血打击。②脑缺血组(n=18):永久凝闭双侧椎动脉,48h后闭塞双侧颈总动脉8min致全脑缺血。③异丙酚对照组(n=18):大鼠仅仅接受假手术,而不遭受全脑缺血打击,在取材前持续静脉输注90mg.kg-1异丙酚1h。④异丙酚+脑缺血组(n=18):大鼠在遭受8min全脑缺血打击前3h,持续静脉输注90mg.kg-1异丙酚1h。脑缺血组、和异丙酚+脑缺血组大鼠于脑缺血再灌注后0h、1h和3h取材,每个时间点5只动物。为与上述时间点相对应,sham组于sham手术后48h、异丙酚对照组于sham手术后48h、49h和51h取材。采用放射性配基结合法测定谷氨酸受体数量(Bmax值)和亲和力(Kd值)。Bmax值越大,谷氨酸受体的数量越多;Kd值越小,受体的亲和力越高。结果:脑缺血组大鼠海马CA1区谷氨酸受体的Bmax值随着时间的推移逐步增高。在脑缺血后即刻(0h)为1933.94±336.30fmol/mg protein,与sham组相比无显著差异,但在脑缺血再灌注后1h,Bmax值上升至2543.64±374.12fmol/mg protein,3h时则上升至3260.61±590.85 fmol/ mg protein,与sham组相比均显著增高。与sham组和同时间点的脑缺血组相比,异丙酚+脑缺血组、和异丙酚对照组的Bmax值在脑缺血再灌注后即刻(0h)及1h及相对应的时间点(异丙酚对照组)均显著降低。至脑缺血再灌注后3h及相对应的时间点(异丙酚对照组),Bmax值逐渐升高接近sham组水平,但仍低于脑缺血组。与sham组相比,脑缺血组大鼠在各个时间点的Kd值均无显著性变化。异丙酚处理后,无论是异丙酚对照组,还是异丙酚+脑缺血组,其1h时间点的Kd值均显著增高,其他时间点无显著性变化。以上研果表明,异丙酚可降低全脑缺血打击引起的大鼠海马谷氨酸受体数量的增加,并降低大鼠海马谷氨酸受体的亲和力。3异丙酚增强全脑缺血大鼠海马CA1区对谷氨酸的摄取观察异丙酚对脑缺血大鼠海马CA1区对[3H]-谷氨酸摄取的影响,探讨异丙酚神经元保护的机制。方法:将50只健康雄性Wistar大鼠随机分为以下4组:①sham组(n=5):大鼠仅仅接受假手术,不凝闭椎动脉也不遭受全脑缺血打击。②脑缺血组(n=15):永久凝闭双侧椎动脉,48h后闭塞双侧颈总动脉8min致全脑缺血。③异丙酚对照组(n=15):大鼠仅仅接受假手术,而不遭受全脑缺血打击,并在取材前持续输注90mg.kg-1异丙酚1h。④异丙酚+脑缺血组(n=15):大鼠在遭受8min全脑缺血打击前3h,持续输注90mg.kg-1异丙酚1h。脑缺血组和异丙酚+脑缺血组大鼠于脑缺血再灌注后0h、1h和3h取材,每个时间点5只动物。为与上述时间点相对应,sham组于sham手术后48h、异丙酚对照组于sham手术后48h、49h和51h取材。用[3H]-谷氨酸测定海马细胞对谷氨酸的摄取。谷氨酸摄取量=总摄取-非特异摄取。结果:sham组海马CA1区对[3H]-谷氨酸的摄取为345.00±70.16cpm /50μg。与sham组相比,全脑缺血组在各个时间点的谷氨酸摄取无显著变化,表明全脑缺血对海马CA1区谷氨酸的摄取无影响。异丙酚处理后,无论是异丙酚对照组、还是异丙酚+脑缺血组的谷氨酸摄取均显著增加,特别是在缺血再灌注后0h和1h及相对应的时间点(异丙酚对照组);至缺血再灌注后3h及相对应的时间点(异丙酚对照组),两组的谷氨酸摄取基本恢复至sham水平。以上表明,异丙酚可显著增加脑缺血大鼠海马CA1区细胞对谷氨酸的摄取。4结论:①在全脑缺血之前或之后,尽量靠近缺血时间点,采用首次剂量静脉推注、剩余剂量由微量泵持续静脉泵注的给药方式,给予麻醉剂量(>40 mg.kg-1)的异丙酚可发挥较好的神经元保护作用。②异丙酚可通过降低全脑缺血打击引起的大鼠海马CA1谷氨酸受体数量的增加、降低脑缺血大鼠谷氨酸受体的亲和力、以及增加脑缺血大鼠海马CA1区对谷氨酸的摄取而发挥神经元保护作用。
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