異氟醚后處理對(duì)新生大鼠缺血缺氧性腦損傷的保護(hù)作用

趙平，柴軍，龍波

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院麻醉科，沈陽(yáng) 110004）

異氟醚后處理對(duì)新生大鼠缺血缺氧性腦損傷的保護(hù)作用

趙平，柴軍，龍波

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院麻醉科，沈陽(yáng) 110004）

目的探討不同濃度異氟醚后處理對(duì)新生大鼠缺血缺氧性腦損傷的影響。方法 7d齡新生SD大鼠125只隨機(jī)分為5組（n=25）：假手術(shù)組（Ⅰ組）、腦缺血缺氧組（Ⅱ組）、1%異氟醚后處理組（Ⅲ組）、1.5%異氟醚后處理組（Ⅳ組）和2%異氟醚后處理組（Ⅴ組）。除Ⅰ組外，其余各組均行左頸總動(dòng)脈結(jié)扎和8%低氧2h處理，制成新生大鼠缺血缺氧性腦損傷模型。Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組腦損傷后即刻分別吸入1%、1.5%和2%異氟醚30min。于腦損傷后7d測(cè)各組新生鼠的左右大腦半球質(zhì)量，并行腦組織損傷病理檢測(cè)。結(jié)果 與Ⅰ組相比，其余4組的左/右大腦半球質(zhì)量比及丘腦腹后內(nèi)側(cè)核和后扣帶回皮層左/右側(cè)神經(jīng)元密度的比值降低（P<0.05）；與Ⅱ組相比，Ⅳ和Ⅴ組左/右大腦半球質(zhì)量比及丘腦腹后內(nèi)側(cè)核和后扣帶回皮層左/右側(cè)神經(jīng)元密度比降低的程度減輕（P<0.05）。結(jié)論1.5%和2%異氟醚后處理能夠減輕新生大鼠缺血缺氧性腦損傷程度。

異氟醚；后處理；缺血缺氧性腦損傷；新生大鼠

新生兒缺血缺氧性腦病是由于圍產(chǎn)期各種因素引起腦缺血、缺氧所導(dǎo)致的腦損傷綜合征，是造成新生兒早期死亡及發(fā)生后遺癥的重要原因之一。該病的防治是當(dāng)前圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)中最為棘手的問(wèn)題之一。

異氟醚作為廣泛應(yīng)用的吸入麻醉藥，安全有效，易于操作，研究表明異氟醚預(yù)處理對(duì)新生動(dòng)物具有神經(jīng)保護(hù)作用［1，2］。但是由于無(wú)法預(yù)測(cè)缺血缺氧性腦損傷的發(fā)生，在此之前應(yīng)用麻醉藥進(jìn)行預(yù)處理的臨床可行性受到質(zhì)疑。后處理是在缺血缺氧性損傷后進(jìn)行干預(yù)，與預(yù)處理相比，具有更為廣闊的臨床應(yīng)用前景。本研究探討了不同濃度異氟醚后處理對(duì)新生大鼠缺血缺氧性腦損傷的影響，旨在為新生兒缺血缺氧性腦損傷的防治開(kāi)辟一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組

7d齡新生SD大鼠125只，由中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。隨機(jī)分為5組（n=25）：假手術(shù)組（Ⅰ組）、腦缺血缺氧組（Ⅱ組）、1%異氟醚后處理組（Ⅲ組）、1.5%異氟醚后處理組（Ⅳ組）和2%異氟醚后處理組（Ⅴ組）。

1.2 方法

1.2.1 新生鼠缺血缺氧性腦損傷模型的制備：參照文獻(xiàn)［1，2］制備模型。異氟醚麻醉下，用7-0絲線2次結(jié)扎新生大鼠左頸總動(dòng)脈，清醒后返回母鼠身邊喂哺3h。將大鼠放入自制的新生大鼠缺氧裝置中，以2L/min的流量持續(xù)濕化輸入8%O2+92%N2的混合氣體，環(huán)境溫度為37℃。低氧處理2h后取出，室溫恢復(fù)15min后返回母鼠身邊繼續(xù)喂哺。Ⅰ組除不結(jié)扎左頸總動(dòng)脈和不吸入低氧氣體外，處理皆與其余4組相同。

1.2.2 異氟醚后處理：Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組新生大鼠缺血缺氧性腦損傷后即刻吸入1%、1.5%或2%異氟醚（由30%O2和70%N2輸送）30min，Ⅰ組和Ⅱ組新生鼠同樣環(huán)境中只吸入30%O2和70%N2。

1.2.3 新生鼠死亡率和體質(zhì)量的監(jiān)測(cè)：記錄從新生鼠缺血缺氧開(kāi)始到缺血缺氧后7d的死亡例數(shù)，計(jì)算各組的死亡率。缺血缺氧前和缺血缺氧后7d測(cè)量各新生鼠的體質(zhì)量。

1.2.4 新生鼠左右大腦半球質(zhì)量比：缺血缺氧后7d，將新生鼠麻醉下斷頭取腦，分離出左、右大腦半球后，各自稱(chēng)質(zhì)量，計(jì)算出左右大腦半球質(zhì)量比。

1.2.5 腦組織病理學(xué)檢測(cè)：缺血缺氧后7d，新生鼠麻醉下心內(nèi)灌注30mL生理鹽水后，再灌注30mL 4%多聚甲醛，斷頭取腦，室溫下放置在4%多聚甲醛中固定4h。在前鹵后3.3mm用冰凍切片機(jī)行冠狀切片，片厚8μm。行尼氏染色。在丘腦腹后內(nèi)側(cè)核和后扣帶回皮層處檢測(cè)左右側(cè)神經(jīng)元密度。在這2個(gè)區(qū)域分別選擇3個(gè)視野，取0.034mm2范圍計(jì)數(shù)正常細(xì)胞數(shù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

5組新生鼠缺血缺氧前和缺血缺氧后7d的體質(zhì)量沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見(jiàn)表1。Ⅰ～Ⅴ組新生大鼠的死亡率分別為0、32%、28%、32%及32%。異氟醚后處理對(duì)新生大鼠的死亡率無(wú)影響，

缺血缺氧后7d各組新生鼠左右大腦半球的質(zhì)量及比值見(jiàn)表2。與Ⅰ組比較，Ⅱ組出現(xiàn)了明顯的腦損傷，左側(cè)大腦半球的質(zhì)量降低（P<0.05），1.5%和2%異氟醚后處理明顯下降了腦損傷的程度（P<0.05），1%異氟醚后處理對(duì)缺血缺氧誘導(dǎo)的腦損傷無(wú)顯著影響，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1各組新生鼠體質(zhì)量比較（±s，g）T a b.1B o d y w e i g h t o f n e o n a t a l r a t s（±s，g）Group Before hypoxia/ischemia 7d after hypoxia/ischemiaⅠ13.7±1.6 31.9±0.5Ⅱ13.6±2.1 33.2±2.1Ⅲ13.7±1.1 32.3±1.7Ⅳ13.2±1.9 32.7±0.8Ⅴ13.1±1.7 31.8±1.2表2各組新生鼠左右大腦半球質(zhì)量及比值（n=11，±s）T a b.2We i g h t r a t i o o f l e f t/r i g h t h e mi s p h e r e（n=11，±s）GroupLeft（mg）Right（mg）Ratio（left/right）Ⅰ 395±20 397±19 0.99±0.02Ⅱ 241±491），2） 385±27 0.63±0.181）Ⅲ 272±461），2） 391±31 0.70±0.151）Ⅳ 342±541），2），3） 388±24 0.88±0.171），3）Ⅴ 350±461），2），3） 392±18 0.89±0.201），3）1）P<0.05vs groupⅠ；2）P<0.05vs right hemisphere of the same group；3）P<0.05vs group Ⅱ.

丘腦腹后內(nèi)側(cè)核和后扣帶回皮層處左、右側(cè)神經(jīng)元密度的比值見(jiàn)表3。和Ⅰ組比較，Ⅱ組這2個(gè)區(qū)域左側(cè)神經(jīng)元密度降低（P<0.05），提示缺血缺氧誘導(dǎo)了明顯的腦損傷，1.5%和2%異氟醚后處理明顯降低了腦損傷的程度（P<0.05），而1%異氟醚后處理對(duì)缺血缺氧誘導(dǎo)的腦損傷無(wú)顯著影響，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3丘腦腹后內(nèi)側(cè)核和后扣帶回皮層左右側(cè)神經(jīng)元密度的比值（n=6，±s）T a b.3N e u r o n a ld e n s i t y r a t i o i n t h e v e n t r a lp o s t e r o me d i a l t h a l a mi cn u c l e u sa n dt h er e t r o s p l e n i a l g r a n u l a r c o r t e xo f l e f t/r i g h t h e mi s p h e r e（n=6，±s）Group Neuronal density ratio（left/right）Ventral posteromedial thalamic nucleusr Etrosplenial granular cortexⅠ0.98±0.02 0.96±0.09Ⅱ0.59±0.251）0.62±0.221）0.68±0.191）Ⅳ0.88±0.161），2） 0.89±0.271），2）Ⅴ0.86±0.191），2） 0.87±0.251），2）1）P<0.05vs groupⅠ；2）P<0.05vs group Ⅱ.Ⅲ0.61±0.221）

3 討論

新生大鼠缺血缺氧性腦損傷模型是模擬新生兒缺血缺氧性腦病最常用的動(dòng)物模型［3］。7d齡大鼠腦成熟度與新生兒腦的發(fā)育程度相似，處在突觸形成期［4，5］，研究表明左大腦半球更易發(fā)生新生兒缺血缺氧性腦損傷［6］，因此本研究選擇了結(jié)扎7d齡新生大鼠的左頸總動(dòng)脈。結(jié)果表明，新生大鼠缺血缺氧后，大體標(biāo)本上可見(jiàn)左大腦半球較右半球明顯縮小，證明模型制備成功。文獻(xiàn)報(bào)道，腦質(zhì)量比是測(cè)量腦損傷程度的敏感方法，且與組織病理學(xué)和生化檢測(cè)結(jié)果一致［1，7～9］。因此，本研究采用了檢測(cè)左、右大腦半球的質(zhì)量比和神經(jīng)元密度比的方法以量化腦損傷程度。結(jié)果表明，新生大鼠缺血缺氧后左側(cè)腦質(zhì)量和神經(jīng)元密度顯著降低。新生大鼠缺血缺氧后即刻吸入1.5%或2%的異氟醚30min可降低其腦質(zhì)量比減少的程度，而1%異氟醚則不具有這種作用。提示1.5%或2%異氟醚后處理能夠降低新生大鼠缺血缺氧性腦損傷程度，對(duì)新生大鼠具有腦保護(hù)作用。

本研究未發(fā)現(xiàn)腦損傷后7d各組大鼠體質(zhì)量的變化，這表明體質(zhì)量不能作為衡量新生兒缺血缺氧性腦損傷程度和異氟醚后處理的保護(hù)作用的指標(biāo)。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，缺血缺氧導(dǎo)致了新生大鼠死亡，不同濃度的異氟醚后處理對(duì)死亡率沒(méi)有影響。死亡基本上發(fā)生在缺氧2h內(nèi)。

后處理的概念最先被提出和應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心臟的研究［10］，隨后在臨床實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)缺血后處理對(duì)人類(lèi)心肌具有保護(hù)作用［11］。盡管在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)缺血后處理能夠減輕缺血缺氧性腦損傷的程度［12，13］，但由于對(duì)缺血缺氧性損傷的腦組織行缺血后處理具有臨床操作的難度和危險(xiǎn)，使腦的缺血后處理無(wú)法同心臟缺血后處理一樣應(yīng)用于臨床。異氟醚作為廣泛應(yīng)用的吸入麻醉藥，安全有效，易于操作。已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)異氟醚后處理類(lèi)似于缺血后處理，能夠減輕成年動(dòng)物缺血缺氧性腦損傷的程度［14］，并且優(yōu)于缺血后處理，對(duì)腦損傷更具有臨床應(yīng)用價(jià)值。新生兒缺血缺氧性腦損傷多是分娩時(shí)窒息所致，生后窒息需呼吸機(jī)支持，便于異氟醚吸入。本研究結(jié)果表明，臨床常用的異氟醚吸入濃度對(duì)新生大鼠具有腦保護(hù)作用，這為異氟醚后處理在生后窒息的新生兒的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

［1］Zhao P，Zuo Z.Isoflurane preconditioning induces neuroprotection that is inducible nitric oxide synthase-dependent in the neonatal rats［J］.Anesthesiology，2004，101（3）：695-702.

［2］Zhao P，Peng L，Li L，et al.Isoflurane preconditioning improves longterm neurologic outcome after hypoxic-ischemic brain injury in neonatal rats［J］.Anesthesiology，2007，107（6）：963-970.

［3］Hagberg H，Bona E，Gilland E，et al.Hypoxia-ischaemia model in the 7-day-old rat：Possibilities and shortcomings［J］.Acta Paediatr Suppl，1997，422（Suppl 2）：85-88.

［4］Dobbing J，Sands J.The brain growth spurt in various mammalian species［J］.Early Hum Dev，1979，3（1）：79-84.

［5］McDonald JW，Johnston MV.Physiological and pathophysiological roles of excitatory amino acids during central nervous system development［J］.Brain Res Rev，1990，15（1）：41-70.

［6］Lynch JK，Nelson KB.Epidemiology of perinatal stroke ［J］.Curr Opin Pediatr，2001，13（6）：499-505.

［7］Gidday JM，Shah AR，Maceren RG，et al.Nitric oxide mediates cerebral ischemic tolerance in a neonatal rat model of hypoxic preconditioning［J］.J Cereb Blood Flow Metab，1999，19（3）：331-340.

［8］Ikonomidou C，Bittigau P，Ishimaru MJ，et al.Ethanol-induced apoptotic neurodegeneration and fetal alcohol syndrome ［J］.Science，2000，287（5455）：1056-1060.

［9］McDonald JW，Roeser N，Silverstein FS，et al.Quantitative assessment of neuroprotection against NMDA-induced brain injury［J］.Exp Neurol，1989，106（3）：289-296.

［10］Zhao ZQ，Corvera JS，Halkos ME，et al.Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion：comparision with ischemic preconditioning［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2003，285（2）：H579-H588.

［11］Staat P，Rioufol G，Piot C，et al.Postconditioning the human heart［J］.Circulation，2005，112（14）：2143-2148.

［12］Zhao H，Sapolsky RM，Steinberg GK.Interrupting reperfusion as a stroke therapy：ischemic postconditioning reduces infact size after focal ischemia in rats［J］.J Cereb Blood Flow Metab，2006，26（9）：1114-1121.

［13］Zhao H.The protective effect of ischemic postconditioning against ischemic injury：from the heart to the brain ［J］.J Neuroimmune Pharmacol，2007，2（4）：313-318.

［14］Lee JJ，Li L，Jung HH，et al.Postconditioning with isoflurane reduced ischemia-induced brain injury in rats ［J］.Anesthesiology，2008，108（6）：1055-1062.

（編輯王又冬，英文編輯劉寶林）

Protective Effect of Isoflurane Postconditioning on Reducing Hypoxic-ischemic Brain Injury in Neonatal Rats

ZHAO Ping，CAI Jun，LONG Bo
（Department of Anesthesiology，Shengjing Hospital，China Medical University，Shenyang 110004，China）

ObjectiveTo investigate the effects of different doses of isoflurane postconditioning on neonatal hypoxic/ischemic brain injury in rats.Methods125seven-day-old SD rats were randomly divided into 5groups （n=25）：groupⅠ：sham surgery，the pups of other four groups had left common carotid arterial ligation followed by hypoxia with 8%oxygen for 2h at 37°C.Isoflurane postconditioning with 1%（groupⅢ），1.5% （groupⅣ）or 2% （groupⅤ）isoflurane for 30min was performed immediately after the brain hypoxia/ischemia.The weight ratio，neuronal density ratio in the ventral posteromedial thalamic nucleus and the retrosplenial granular cortex of left to right cerebral hemispheres at 7days after the brain hypoxia/ischemia was calculated.ResultsCompared with control（groupⅠ），the weight ratio and neuronal density ratio in the ventral posteromedial thalamic nucleus and in the retrosplenial granular cortex of left/right cerebral hemispheres in other four groups decreased（P<0.05）.Compared with group Ⅱ，the decreasing level in the weight ratio and neuronal density ratio in the ventral posteromedial thalamic nucleus and in the retrosplenial granular cortex of left/right cerebral hemispheres induced by hypoxia/ischemia in groupⅣ andⅤ reduced（P<0.05）.Conclusion1.5%and 2%isoflurane postconditioning induced neuroprotection in neonatal rats of brain hypoxia and ischemia injury.

isoflurane；postconditioning；hypoxic/ischemic brain injury；neonatal rat

R614.2

A

0258-4646（2012）01-0005-03

doiCNKI：21-1227/R.20120113.1025.012

http：//www.cnki.net/kcms/detail/21.1227.R.20120113.1025.012.html

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81171782）

趙平（1966-），女，教授，博士.E-mail：zhaoping_cmu2002@yahoo.com

2011-10-25

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012-01-1310：25

·論著·