單胺類遞質(zhì)在光化學(xué)誘導(dǎo)樹血栓性腦缺血中心區(qū)及半暗區(qū)形成中的作

1、    單胺類遞質(zhì)在光化學(xué)誘導(dǎo)樹血栓性腦缺血 中心區(qū)及半暗區(qū)形成中的作用        摘要目的和方法：光化學(xué)誘導(dǎo)樹鼠句血栓性腦缺血，用熒光分光光度法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后4、24及72 h中心區(qū)及半暗區(qū)單胺類遞質(zhì)的變化，并用密度梯度法測(cè)定以上各區(qū)腦水份含量，以探討單胺類遞質(zhì)代謝紊亂在缺血性腦損傷中的作用。結(jié)果：光化學(xué)反應(yīng)后中心區(qū)與半暗區(qū)的多巴胺(DA)、去甲腎上腺素(NE)和5-羥色胺(5-HT)含量分別在4、24及72 h降至最低點(diǎn)(與假手術(shù)組相比P均0.01)，然而5-H

2、T的代謝產(chǎn)物5-羥吲哚乙酸(5-HIAA)逐漸升高。中心區(qū)及半暗區(qū)腦水含量于實(shí)驗(yàn)后24 h均達(dá)峰值(P均0.01)。結(jié)論：單胺類遞質(zhì)在光化學(xué)誘導(dǎo)樹鼠句血栓性腦缺血，尤其是半暗區(qū)形成中具重要作用；其病理生理改變，既是血栓性腦缺血的結(jié)果，又是繼發(fā)性腦損傷、腦水腫以及遲發(fā)性神經(jīng)元壞死(DND)的原因。主題詞光化學(xué)；腦缺血；神經(jīng)調(diào)節(jié)劑；神經(jīng)元；壞死 Effect of monoamine neurotransmitters on the formation of thrombotic ischemic core and penumbra induced by photochemistry in tre

3、e shrewsMENG Qiang, LI Shu-QingDepartment of Pathophysiology,Kunming Medical College, Kunming (650031)Abstract AIM and METHODS：The sequent alterations of norepinephrine (NE), dopamine(DA), 5-hydroxytryptamine (5-HT) and its metabolite 5-hydroxyindole-3-acetic acid(5-HIAA) were assessed by fluorescen

4、ce spectrophotometry and water contents were measured by gravimetric technique in ischemic core, penumbra and contralateral regions at 4, 24 and 72 h after photochemical reaction in order to elucidate the mechanism of cerebral ischemic injury. RESULTS：The contents of DA, NE and 5-HT in the above reg

5、ions decreased to their lowest levels at 4, 24 and 72 h , respectively (P0.01) and 5-HIAA increased gradually during ischemia (P0.01). Simultaneously, the water contents of core, penumbra reached the highest levels at 24 h (P0.01).CONCLUSION：The changes of monoamine neurotransmitter were not only th

6、e result of thrombotic cerebral ischemia, but also the reason of secondary cerebral damage, cerebral edema and delayed neuronal death.MeSHPhotochemistry; Cerebral ischemia; Neuroregulators; Neurons; Necrosis缺血性腦血管病是臨床常見、多發(fā)病，也是威脅人類健康和致殘、致死的主要疾病之一。已知單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的代謝異常與缺血性腦損傷關(guān)系密切，為揭示腦血栓形成后不同類型的單胺遞質(zhì)在不同缺血狀態(tài)下的代

7、謝改變及分布規(guī)律，進(jìn)而闡明其在繼發(fā)性腦缺血及神經(jīng)元遲發(fā)性壞死(delayed neuron death，DND)中的作用機(jī)制，本文采用光化學(xué)誘導(dǎo)樹鼠句局灶性腦血栓形成模型，模擬人類缺血性腦卒中發(fā)病過程，觀察中心區(qū)、半暗區(qū)及對(duì)側(cè)區(qū)單胺類遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，以探討其在缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展中的病理生理作用。材料與方法(一)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：健康樹鼠句(n=60),雌雄不拘，體重(120±20) g。(二)實(shí)驗(yàn)試劑及儀器：孟加拉紅(瑞士Fluka公司產(chǎn)品)：以生理鹽水溶解，濃度15 g.L-1避光保存。三苯基四唑氯化物(TTC)(瑞士Fluka公司產(chǎn)品)：配制成2%生理鹽水溶液，避光保存。鹽酸多巴胺(D

8、A)，去甲腎上腺素(NE)，硫酸肌酐5-羥色胺(5-HT)，5-羥吲哚乙酸(5-HIAA)均為Sigma公司產(chǎn)品。鄰苯二甲醛(OPT)：瑞士Fluka公司產(chǎn)品。其余為國產(chǎn)分析純級(jí)試劑。SQ-型腦血栓形成儀及密度梯度制備裝備(本室研制)。RF-5000型熒光分光光度計(jì)(日本島津產(chǎn)品)。LIBROR AEG-220型電子天平(日本島津產(chǎn)品)。(三)實(shí)驗(yàn)方法：1.局灶性腦缺血模型的建立：參考Li等1光化學(xué)誘導(dǎo)血栓形成方法并加以改進(jìn)。動(dòng)物麻醉，固定，消毒右頂部皮膚，矢狀切開1 cm，剝離軟組織，于切口處嵌一消毒鋁片，其中心含一直徑0.5 cm的窗孔，以便光束透照于顱骨表面。實(shí)驗(yàn)組：舌下靜脈注射孟加拉紅

9、1.33 mL.kg-1體重。假手術(shù)組：注射等量生理鹽水。均循環(huán)10 min，用SQ-型血栓形成儀照射暴露的顱骨表面10 min (36±1)。于術(shù)后4、24及72 h檢測(cè)有關(guān)指標(biāo)。2.缺血中心區(qū)、半暗區(qū)及對(duì)側(cè)區(qū)的確定：(1)用光鏡及TTC組織化學(xué)染色觀察確定直徑0.5 cm的光照區(qū)為中心區(qū)，其邊緣0.3 cm的環(huán)狀帶為半暗區(qū)2。(2)中心區(qū)的左側(cè)對(duì)應(yīng)區(qū)為對(duì)側(cè)區(qū)。并分別觀察實(shí)驗(yàn)后4、24及72 h上述各區(qū)的組織病理學(xué)改變。3.各區(qū)單胺類遞質(zhì)及腦水含量測(cè)定：4、24及72 h斷頭取腦，分區(qū)測(cè)定各區(qū)皮層單胺類遞質(zhì)含量(ng/g wt)3及腦組織水含量(g水分/g濕×100%)4

10、。(四)統(tǒng)計(jì)處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以±s表示，用SPSS Win 5.0統(tǒng)計(jì)軟件包行方差分析，方差齊性檢驗(yàn)，成組t檢驗(yàn)及配對(duì)t檢驗(yàn)。結(jié)果一、光化學(xué)反應(yīng)后組織病理學(xué)改變：光鏡顯示，光化學(xué)反應(yīng)后4 h中心區(qū)血管內(nèi)大量血細(xì)胞淤積，血管閉塞，神經(jīng)元密度減少，殘存神經(jīng)元核固縮，呈三角形及不規(guī)則形，胞漿空化，提示細(xì)胞內(nèi)明顯水腫。組織間隙擴(kuò)大，組織內(nèi)水份聚積明顯。半暗區(qū)神經(jīng)元數(shù)目較正常區(qū)為少，部分細(xì)胞腫脹，胞核呈不規(guī)則形。缺血24 h組，中心區(qū)血管內(nèi)病理變化更明顯，神經(jīng)元周圍大片空化，水腫加重。缺血72 h中心區(qū)空化有所減輕，水腫減輕。二、腦缺血后中心區(qū)及半暗區(qū)單胺類遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化：實(shí)驗(yàn)后24 h中心區(qū)及

11、半暗區(qū)NE、DA含量均明顯下降(P0.01)，但DA于4 h即達(dá)最低值。其中半暗區(qū)的NE，中心區(qū)的DA在3個(gè)時(shí)點(diǎn)居于最低水平(P0.05)，(見1，2)。Fig 1 Changes of DA content in ischemic core and penumbra*P0.05, *P0.01, vs sham and contralateral1缺血中心區(qū)及半暗區(qū)DA含量的變化Fig 2 Changes of NE content in ischemic core and penumbra*P0.05, *P0.01, vs sham and contralateral2缺血中心區(qū)及半暗區(qū)

12、NE含量的變化腦血栓形成后4 h半暗區(qū)5-HT含量即開始下降(P0.01)，24 h中心區(qū)也開始下降(P0.01)，72 h中心區(qū)、半暗區(qū)及對(duì)側(cè)區(qū)均降至最低點(diǎn)(P0.01)。各時(shí)點(diǎn)中心區(qū)較對(duì)側(cè)區(qū)高，對(duì)側(cè)區(qū)較半暗區(qū)高(P0.01)(見3)。伴隨著各腦區(qū)5-HT的減少，其代謝產(chǎn)物5-HIAA呈升高趨勢(shì)。Fig 3 Changes of 5-HT content in ischemic core and penumbra*P0.05, *P0.01, vs sham and contralateral3缺血中心區(qū)及半暗區(qū)5-HT含量的變化三、缺血心中區(qū)及半暗區(qū)腦水含量的變化：實(shí)驗(yàn)后4 h中心區(qū)和半暗

13、區(qū)水含量高于假手術(shù)組(78.55±0.51)%分別為(87.16±0.90)%(P0.01)和(82.41±0.78)%(P0.01)，在24 h均達(dá)峰值，分別為(88.42±0.98)%及(83.85±0.80)%(與4 h組相比P均0.05)。72 h后中心區(qū)、半暗區(qū)水含量仍具有顯著差異。4，24及72 h 3個(gè)時(shí)點(diǎn)中心區(qū)與半暗區(qū)，半暗區(qū)與假手術(shù)組比較差異均具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但半暗區(qū)腦水含量介于中心區(qū)與假手術(shù)組之間(P0.01)。討論一、腦缺血后中心區(qū)、半暗區(qū)及對(duì)側(cè)區(qū)單胺類遞質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化：實(shí)驗(yàn)后4 h中心區(qū)、半暗區(qū)NE、DA及5-HT即開始下降

14、，可能與合成減少和釋放增加有關(guān)，前者系由于神經(jīng)元缺血缺氧所致，后者可因神經(jīng)元去極化，NE、DA及5-HT大量釋放至細(xì)胞間隙5，6并向周圍組織彌散，促使中心區(qū)的邊緣帶血管收縮而形成缺血半暗區(qū)2。其中由于5-HT的耗竭而致其代謝產(chǎn)物5-HIAA增多。缺血24 h出現(xiàn)的NE、DA及5-HT進(jìn)一步減少，可能與早期大量釋放的NE、DA通過影響腦血流，代謝，加強(qiáng)興奮性氨基酸的神經(jīng)毒作用7以及5-HT通過5-HT受體介導(dǎo)的血管收縮、血小板聚積及其神經(jīng)毒性作用8產(chǎn)生的繼發(fā)性腦損傷有關(guān)5。同時(shí)單胺類遞質(zhì)的進(jìn)一步減少了也反映了神經(jīng)元的損傷和功能抑制逐步加重。缺血72 h單胺類遞質(zhì)有所恢復(fù)，是否與殘存神經(jīng)元的機(jī)能代

15、償活動(dòng)有關(guān)，尚待研究。對(duì)側(cè)腦區(qū)NE、DA及5-HT降低可能與左右大腦半球神經(jīng)元的聯(lián)系及單胺能神經(jīng)元胞體的逆行性反應(yīng)有關(guān)。DA于缺血4 h就降至最低點(diǎn)，而NE于24 h方才降至最低水平?？赡苁悄X血栓形成后，機(jī)體處于應(yīng)激狀態(tài)，血液中以NE為主的兒茶酚胺增多，通過受損的血腦屏障(blood-brain barrier, BBB)進(jìn)入缺血腦組織所致。實(shí)驗(yàn)后4 h半暗區(qū)5-HT含量即開始下降，然而中心區(qū)于72 h方才降低，可能由于中心區(qū)血小板聚積、激活釋放大量的血小板源性5-HT，使得該區(qū)5-HT早期下降不明顯，而腦缺血過程中中心區(qū)5-HT值高于半暗也可能與此有關(guān)。缺血72 h當(dāng)NE、DA都開始恢復(fù)時(shí)，

16、皮層5-HT水平仍在下降，可能是NE、DA能神經(jīng)元對(duì)缺血更敏感5，所以遞質(zhì)的變化較早，而5-HT降低緩慢，可能是DND發(fā)生的體液因素之一。二、腦血栓形成后中心后、半暗區(qū)水含量的變化：由于光化學(xué)反應(yīng)早期BBB受損，即產(chǎn)生血管源性腦水腫。故缺血4 h中心區(qū)、半暗區(qū)水含量即達(dá)較高水平。隨著缺血的進(jìn)一步加重以及早期大量釋放的NE、DA及5-HT產(chǎn)生的繼發(fā)性腦損傷9，10及DND，造成血栓形成后24 h中心區(qū)、半暗區(qū)水含量達(dá)峰值，半暗區(qū)部分神經(jīng)元由可逆性向不可逆性損傷的轉(zhuǎn)變，使得中心區(qū)擴(kuò)大，腦損傷亦因此而加重，可能正是臨床所見的進(jìn)展性腦卒中病理改變的機(jī)制所在。* 國家自然科學(xué)基金資助(No 395600

17、31)云南省自然科學(xué)基金資助(No 95c072M)作者單位：昆明醫(yī)學(xué)院病理生理教研室(昆明650031)參考文獻(xiàn)1Li SQ, Han H, He J. Histidine ameliorated brain edema and cardiac dysfunction during local thrombotic cerebral ischemia in rats. Acta Pharmacologica Sinica, 1995, 16:156.2Marc F, Julio HG. Evolving stroke and the ischemic penumbra. Neurology,

18、 1996, 47:884.3匡培根，周新富，徐波.腦組織中單胺類神經(jīng)介質(zhì)的提取和熒光分光光度測(cè)定法.中國人民解放軍軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào)，1982，3：181.4楊世方.閔寶珍，于占久.腦組織比重測(cè)定法的改進(jìn)及實(shí)驗(yàn)性腦水腫的應(yīng)用.中國病理生理雜志，1993，9：670.5Kondoh T, korosue K, Lee SH, et al. Evaluation of monoaminergic neurotransmitters in the rat striatum during varied global cerebral ischemia. Neurosurg, 1994, 35:278.6Obrenovitch TP, Sarna GS, Matsumoto I, et al. Extracellular striatal dopamine and its metabolites during transient cerebral ischemia. J Neurochem, 1990, 54:1526.7Baker AJ, Zornow MH, Scheller MS, et al. Changes in extracellular conce