深低溫停循環(huán)間斷灌注腦保護液的實驗研究

1、深低溫停循環(huán)間斷灌注腦保護液的實驗研究【摘要】目的研究深低溫停循環(huán)(DHCA)間斷灌注充氧腦保護液的腦保護效果及機制。方法健康雜種犬10條，A組單純DHCA 120min，B組DHCA后經(jīng)雙側(cè)頸動脈間斷灌注充氧腦保護液。兩組動物于不同時相取皮層組織測定其三磷酸腺苷(ATP)的含量及一氧化氮合酶(NOS)的活性，并作透射電鏡(TE)檢查。結(jié)果DHCA 120min及恢復循環(huán)45min后，B組皮層組織ATP的含量均明顯高于A組。A組皮層組織還原型尼克酰胺二磷酸腺苷脫氫酶(NADPH)陽性神經(jīng)細胞數(shù)量明顯多于B組。TE檢查顯示A組皮層組織線粒體結(jié)構(gòu)破壞嚴重而B組改變輕微。結(jié)論DHCA間斷灌注充氧腦保

2、護液是一種較為理想的腦保護方法。【關鍵詞】輔助循環(huán)；腦保護液；一氧化氮 Experimental study of cerebral protection of intermittent cerebroplegia perfusion during deep hypothermic circulatory arrestLUO Guohua, WU Qingyu, SUN Lizhong.(Department of Surgery, Fuwai Hospital, Peking Union Medical College & Cardiovascular Institute, Chinese

3、Academy of Medical Sciences, Beijing 100037, China)【Abstract】 Objective To study the protective effect and the protective mechanism of intermittent oxygenated cerebroplegia perfusion during deep hypothermic circulatory arrest (DHCA). Methods Ten mongrel dogs underwent DHCA for 120 min. Five dogs in

4、group B received oxygenated cerebroplegic infusion and 5 dogs in group A did not following DHCA. Cerebral cortex was collected at different time points to determine ATP content, NOS activity and examine the ultrastructure under transmission electron microscopy. Results At 120 min of DHCA and at 45 m

5、in of reperfusion, the content of ATP in the group B was higher significantly than in the group A. The number of NOS-positive neurons in the group A was higher significantly than in the group B. TE examination revealed that the damage of the ultrastructure in the group A was more severe than in the

6、group B. Conclusion Intermittent oxygenated cerebroplegia perfusion during DHCA is an optimal cerebral protective method.【Key words】 Assisted cirulation; Cerebroplegia; Nitric oxide 本研究旨在觀察深低溫停循環(huán)(DHCA)間斷灌注充氧腦保護液的腦保護效果及腦保護的機制，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。 材料與方法健康雜種犬10條，隨機分成兩組，每組5條，升主動脈右心房插管建立體外循環(huán)(CPB)。降溫到鼻咽溫18時DHCA，A組單純

7、DHCA 120min。B組DHCA期間，經(jīng)預先放置插管的雙側(cè)頸動脈灌注充氧腦保護液。灌注量為5.0ml/kg體重，以后每隔30min灌注1次，灌注量為12.5ml/kg體重。腦保護液的成分為葡萄糖25.0g，NaCl 4.5g，甘露醇12.5g，NaHCO3結(jié)果兩組動物不同時相大腦皮層組織NADPH陽性神經(jīng)細胞的情況及ATP的含量見表1，2。A組于DHCA 120min及再灌注45min后，電鏡下見線粒體腫脹、嵴斷裂、空泡形成、線粒體膜破壞等。B組神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)改變輕微，線粒體結(jié)構(gòu)無明顯破壞。表1組別CPB前DHCA后復灌45min后實驗組3.20.85.40.65.41.1對照組3.40.6

8、7.81.3*12.41.7* 注：與CPB前比較，*P0.05；與DHCA 120min后比較，*P0.01 表2兩組犬不同時相大腦皮層組織ATP的含量(110-4組別CPB前DHCA后復灌45min后實驗組3.781.302.060.82*2.780.90*對照組3.471.100.740.330.510.23 注：與對照組比較，*P0.05，*P0.01 討論與CPB前比較，A組DHCA 120min及再灌注45min后，ATP含量呈顯著進行性下降。B組DHCA 120min及再灌注45min時，與A組同時間點比較，ATP的含量顯著升高。究其原因，腦保護液中含有一定量的氧氣，為DHCA期

9、間腦組織內(nèi)ATP的生成提供了一定的物質(zhì)基礎。腦保護液中的利多卡因，通過抑制離子的跨膜流動，減少了鈉鉀ATP酶為維持細胞內(nèi)外離子濃度差所消耗的能量1。間斷灌注腦保護液可使DHCA時腦電處于靜止狀態(tài)2，從而部分節(jié)省了腦組織耗氧量中用于維持電生理活動所需部分。我們在本實驗中采用NADPH染色法測定大腦皮層組織一氧化氮合酶(NOS)的活性來間接反映其一氧化氮(NO)的含量。實驗結(jié)果表明，A組DHCA 120min后，大腦皮層組織NADPH陽性細胞數(shù)明顯增加，恢復循環(huán)45min后，皮層組織NADPH陽性細胞數(shù)進一步增加。B組DHCA 120min及恢復循環(huán)45min后，大腦皮層組織NADPH陽性細胞數(shù)增

10、加不明顯。文獻中關于腦缺血后NO變化情況的報道差異較大。Segawa等3用犬作實驗表明，DHCA 90min再灌注120min后，腦組織NO水平的升高不僅發(fā)生在停循環(huán)期間，而且發(fā)生在再灌注期間。再灌注120min后，NO的水平較CPB前明顯升高。A組NOS活性增加的原因可能是：DHCA時，腦組織內(nèi)鈣離子細胞內(nèi)流，激活NOS4；NOS磷酸化時，其活性下降。單純DHCA時，腦組織內(nèi)ATP減少，NOS去磷酸化，NOS活性增加5。DHCA間斷灌注充氧腦保護液時，提高了大腦皮層組織ATP的含量，沖走了各種代謝產(chǎn)物，從而使NOS的活性升高不明顯。隨著NOS的大量激活，腦組織內(nèi)勢必生成過量的NO。NO可通過

11、多種途徑引起神經(jīng)組織的損害。DHCA間斷灌注充氧腦保護液，使大腦皮層組織內(nèi)的NOS不致于被過度激活，防止了NO的過量合成，從而達到其腦保護的作用。DHCA時，腦組織微循環(huán)障礙。腦保護液中的甘露醇，一方面通過滲透性脫水減輕腦組織的水腫，另一方面，可改善腦組織的微循環(huán)，從而起到腦保護的作用6，7。利多卡因可減少腦缺血其間神經(jīng)組織內(nèi)鉀離子的外流，減輕神經(jīng)元缺氧損傷超微結(jié)構(gòu)改變的程度1。本研究結(jié)果表明，A組于DHCA 120min及再灌注45min后，電鏡下見線粒體腫脹、嵴斷裂、空泡形成、線粒體膜結(jié)構(gòu)破壞等，B組神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)損害較對照組顯著減輕，表明間斷灌注充氧腦保護液對皮層組織超微結(jié)構(gòu)的改變有良好的

12、保護作用。作者單位：羅國華(中國醫(yī)學科學院阜外心血管病醫(yī)院外科 北京，100037)吳清玉(中國醫(yī)學科學院阜外心血管病醫(yī)院外科 北京，100037)孫立忠(中國醫(yī)學科學院阜外心血管病醫(yī)院外科 北京，100037)參考文獻2，Robbins RC, Balaban RS, Swain JA, et al. Intermittent hypothermic asanguinous cerebral perfusion protects the brain during prolonged circulatory arrest. J Thorac Cardiovasc Surg, 1990,99:8

13、78-884.3，Segawa D, Hatori N, Yoshizu H, et al. The effect of nitric oxide synthase inhibitor on reperfusion injury of the brain undder hypothermic circulatory arrest. J Thorac Cardiovasc Surg, 1998,115:925-930.4，Bredt DS, Glatt CE, Hwang PM, et al. Nitric oxide synthase protein are discretely localized in neuronal populations of the mamalian CNS together with NADPH diaphorase. Neuron, 1991,7:615-624.5，Bred DS, Ferris CD, Snyder SH. Nitric oxide synthase regulatory siles. J Biol Chem, 1992,267:10976-10981.6，Winkler SR, Munoz RL. Mechanism of