急性一氧化碳中毒對大鼠腦組織形態(tài)的影響

譚清坡 田占坤 趙永芳 王迎霞 王欣 郭文杰 高三花 邊唯偉

急性一氧化碳中毒(acute carbon monoxide poisoning，ACOP)占全世界中毒性急救的第一位，也是我國發(fā)病和死亡人數(shù)最多的急性職業(yè)中毒，ACOP后能引起機體多器官的損害，其中以大腦受累最為嚴(yán)重［1］。部分一氧化碳中毒患者經(jīng)數(shù)天或數(shù)周的“假愈期”后，可出現(xiàn)以急性癡呆為主的精神、神經(jīng)癥狀，稱為遲發(fā)性腦病(delayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning，DEACMP)，導(dǎo)致神經(jīng)功能損害。由于該病的發(fā)病機制尚未闡明，臨床治療只能對癥，無法從根本上在有效的時間窗內(nèi)對DEACMP的發(fā)生進(jìn)行預(yù)防并阻遏其進(jìn)展。近年來一氧化碳中毒后引起的血管改變?nèi)找嬉饘W(xué)者的關(guān)注。本研究通過觀察一氧化碳中毒后腦組織小動脈形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，以期為闡明DEACMP的發(fā)病機制提供線索，同時也為DEACMP治療中的血管干預(yù)提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與藥品 電子透射顯微鏡;光學(xué)顯微鏡;多功能彩色圖像分析系統(tǒng);HE染色試劑盒;99.9%一氧化碳?xì)怏w。

1.2 動物及分組 清潔健康雄性大鼠108只，體重200 g左右，每籠8只飼養(yǎng)于室溫晝夜節(jié)律光照條件下，自由進(jìn)食和水。河北省實驗動物中心提供，許可證號:SCXK(冀)2008-1-002。動物隨機均衡分成對照組和染毒組，各54只。每組各設(shè)9個亞組(按時間點):6 h、1、2、3、4、7、14、21、28 d，每個亞組包括6只大鼠。

1.3 標(biāo)本制備及HE染色 單次腹腔注射式染毒法建立一氧化碳中毒大鼠模型，對照組腹腔注射等量空氣［2］。動物經(jīng)10%水合氯醛麻醉后，剪開胸腔，行左心室灌流，4%多聚甲醛固定。然后逐層小心剝?nèi)〕瞿X雙側(cè)蒼白球。一側(cè)蒼白球組織切片后進(jìn)行常規(guī)HE染色光鏡下觀察;另一側(cè)蒼白球組織在電鏡下觀察腦小動脈血管壁的超微結(jié)構(gòu)。

1.4 小動脈硬化指數(shù)測量 使用多功能彩色圖像分析系統(tǒng)軟件，在高倍視野(×400倍)下觀察大鼠大腦內(nèi)蒼白球區(qū)病理及形態(tài)學(xué)變化。依血管外徑，將小動脈分成30～50 μm，50～100 μm，＞100 μm 3組，分組測量血管內(nèi)徑、外徑，計算出不同時間點小動脈的硬化指數(shù)(SI)［3］，SI=［1-(內(nèi)徑/外徑)］×100%。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 14.1統(tǒng)計軟件，計量資料以±s表示，多組數(shù)據(jù)間差異用單因素方差分析統(tǒng)計，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CO中毒對腦組織病理及形態(tài)的影響 光鏡下可見染毒后6 h血管周圍間隙增大，腦組織出現(xiàn)水腫，在第7天最為嚴(yán)重;第21天可見血管內(nèi)膜粗糙、突起。第28天小動脈血管壁出現(xiàn)不規(guī)則增厚，血管腔變窄，電鏡下對照組大鼠小動脈內(nèi)膜表面光滑，平滑肌細(xì)胞呈扁平的紡錘形結(jié)構(gòu)，中毒組血管內(nèi)膜表面粗糙，出現(xiàn)不規(guī)則突起，血管壁平滑肌細(xì)胞排列紊亂，數(shù)量增多。見圖1～3。

圖1 染毒組6 h(HE×400)

圖2 染毒組28 d(HE×400)

圖3 一氧化碳急性中毒對腦內(nèi)小動脈(外徑30～50 μm組)的影響(電鏡×8 000)

2.2 CO中毒對腦小動脈硬化指數(shù)的影響 對照組各個時間點SI值均無顯著差異(P＞0.05)。與對照組相比，染毒早期各組小動脈SI無明顯變化(P＞0.05);染毒后第14天，30～50 μm組及50～100 μm組小動脈SI值出現(xiàn)顯著增高(P＜0.05)，但 ＞100 μm組小動脈SI值與對照組相比無明顯變化(P＞0.05)。見表1。

表1 不同外徑組小動脈硬化指數(shù)(SI)比較n=6，±s

表1 不同外徑組小動脈硬化指數(shù)(SI)比較n=6，±s

注:與對照組比較，*P＜0.05

30～5050～100＞100對照組時間 血管外徑(μm)12±8 16±714±610±5 6 h16±614±710±5 1 d16±814±610±6 2 d16±614±89±4 3 d16±914±610±5 4 d17±614±910±4 7 d18±814±610±6 14 d21±5*16±5*11±5 21 d24±6*19±10*12±8 28 d25±9*20±8*

3 討論

CO中毒導(dǎo)致的DEACMP病目前尚無確切的發(fā)病機制，研究的熱點集中在缺血缺氧機制、再灌注損傷和自由基形成，腦血管損害和免疫等機制［4］。CO中毒后由于腦組織缺血缺氧，導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷，內(nèi)膜變粗糙引起血小板聚集形成微栓子，從而造成廣泛性腦損害。本研究發(fā)現(xiàn)，在一氧化碳中毒14 d后，腦血管外徑100 μm以下的微小動脈內(nèi)膜呈現(xiàn)不規(guī)則突起，伴有不同程度的管壁增厚，血管管腔變狹窄;且血管外徑越小，血管壁增厚越顯著。許多腦小血管疾病，如皮質(zhì)下動脈硬化性腦病和伴有皮質(zhì)下梗死和白質(zhì)腦病的常染色體顯性遺傳性腦動脈病等，都有腦小動脈的重構(gòu)。

國外專家研究發(fā)現(xiàn)，SI值能靈敏的反映血管壁的變化趨勢，可作為衡量動脈硬化程度的客觀指標(biāo)和心腦血管事件發(fā)生的獨立危險因素［5］。正常情況下，小動脈的硬化指數(shù)SI＜0.3，輕度硬化時SI值在0.3～0.5，重度硬化時SI值 ＞0.5［6］。朱光明等［7］在研究動脈硬化性腦梗死患者腦小動脈硬化程度時，發(fā)現(xiàn)外徑較小的動脈，硬化程度較高，另外腦白質(zhì)區(qū)小動脈硬化程度高于灰質(zhì)區(qū)。本研究通過比較不同血管外徑動脈的SI值發(fā)現(xiàn)，一氧化碳中毒后的腦小動脈也發(fā)生了管壁增厚的變化，且血管外徑越小，血管壁增厚越顯著，說明一氧化碳中毒后的腦動脈病變較易累及血管外徑較小的動脈，這與朱光明等［7］的研究結(jié)果相類似。

1 Raub JA，Mathieu Nolf M，Hampson NB，et al.Carbon monoxide a public health perspective.Toxicology，2000，145:1-14.

2 王蘇平，田占坤，王曉虹，等.急性一氧化碳中毒大鼠腦內(nèi)小血管壁結(jié)構(gòu)的變化.中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志，2012，29:343-345.

3 Miao Q，Paloneva T，Tuisku S，et al.Arterioles of the lenticular nucleus in CADASIL.Stroke，2006，37:2242-2247.

4 Park S，Choi S II.Chorea following acute carbon monoxide poisoning.Yonsei Med，2004，45:363-366.

5 Rizzoni D，Porteri E，Boari GE，et al.Prognostic significance of small-artery structure in hypertension.Circulation，2003，108:2230-2235.

6 Lammie GA，Rakshi J，Rossor MN，et al.Cerebral autosomal dominantarteriopathy with subcorticalinfarcts and leukoencephalopathy(CADASIL)-confirmation by cerebral biopsy in 2 cases.Clin Neuropathol，1995，14:201-206.

7 朱光明，張微微，李娟.腦梗死患者腦內(nèi)不同節(jié)段小動脈硬化程度差異的相關(guān)性.中華老年心腦血管病雜志，2006，8:31-33.