[研究背景]脓毒症及其并发症是重症监护室中发病和死亡最高的疾病。研究发现,所有的住院患者中,大约有2%的患者患有脓毒症,而ICU患者脓毒症患病率高达75%。在美国每年大约有750,000脓毒症患者。脓毒症相关性脑病(SAE)是指缺乏中枢神经系统感染临床或实验室证据,由全身炎性反应引起的弥散性脑功能障碍。SAE患者常出现系列脑功能紊乱症状,可由轻微的谵妄发展到昏迷。SAE越严重,患者死亡率也越高。故早期发现及治疗SAE对减少脓毒症相关性脑病患者的死亡率至关重要。目前关于SAE的发病机制仍不明了。SAE的病理生理可能涉及血脑屏障(blood brain barrier,BBB)功能障碍、微循环障碍、神经炎症反应、氨基酸及神经递质异常、线粒体功能障碍、氧化应激及凋亡。故目前治疗SAE的关键在于早期发现患者出现的谵妄,查找潜在的病因,及时有效的治疗感染及支持治疗。目前的一些研究提示许多“经典”药物,如作用于α和β受体的肾上腺素能药除控制血压、心率、心肌收缩力量,调节气道反应外,研究还发现其参与调节一些代谢及中枢神经系统功能,在调控机体免疫反应上亦有着重要的作用。目前关于调节p受体对脓毒症的影响仍存在争议,其中原因与p亚型所产生的效应不同及与给药剂量有关。异丙肾上腺素(isoproterenol, ISO)为非选择性p受体激动剂。研究发现,异丙肾上腺素具有调节机体免疫细胞功能及线粒体酶活性的作用。而大剂量的应用可导致脏器功能异常。[研究目的和意义]本研究旨在观察不同剂量的异丙肾上腺素持续输注对脓毒症早期大鼠血清炎症因子及大脑病理变化、线粒体功能氧化应激因子的影响,寻找对脓毒症大鼠脑保护作用最佳的剂量,及探索其脑保护作用的机制,为临床的应用提供一定理论依据。[研究方法]1分组及建立模型SPF级SD雄性大鼠30只(中山大学医学实验动物中心提供),体重约250～300g,实验前禁食12h,自由饮水。采用简单随机方法,30只大鼠经编号后使用随机数字表分为5组,每组6只,称重；颈外静脉置管24h后内毒素组腹腔注射LPS 10 mg/kg同时持续输注0.9%生理盐水1ml/h; ISO干预组即腹腔注射LPS 10mg/kg后持续输注ISO 0.06、0.3和0.6μg/(kg.min);对照组腹腔注射同时持续输注与其他组等体积的0.9%生理盐水。观察终点为持续输注ISO或生理盐水24h。2.各项指标的检测方法2.1大鼠一般状况观察各组输注ISO或生理盐水前30min及注射后2h、6h和24h的精神状况,有无立毛,寒战,腹泻和出血倾向,并测量体温、心率和呼吸频率等基本生命体征。2.2大鼠炎症反应指标运用双抗体夹心酶联免疫吸附分析法(ELISA法)检测注射LPS(或生理盐水)后2h、6h及24h的大鼠血清TNF-α、IL-1β和IL-10的浓度。2.3脑线粒体氧化应激反应指标采用黄嘌呤氧化酶法测定各组大鼠脑线粒体Mn-SOD活性；采用硫代巴比妥酸(TBAC)法测定各组大鼠脑线粒体MDA活性；采用硝酸还原酶法测定各组大鼠脑线粒体NO含量；采用L-精氨酸氧化法测定各组大鼠脑线粒体iNOS含量。2.4脑组织病理损伤制作石蜡切片于光学显微镜下观察大鼠脑组织的病理学改变。3.统计方法获得的数据经SPSS17.0统计软件分析,结果采用均值±标准差(x±s)表示；多组间比较采用单因素方差分析,方差齐性者采用LSD法分析组间差异,方差不齐者采用Dunnett T3法分析组间差异；P<0.05为差异有统计学意义。[研究结果]1.动物一般状况对照组大鼠一般状况良好,心率、呼吸频率和体温等基本生命体征平稳。内毒素组大鼠腹腔注射LPS一小时内均出现反应差,嗜睡,立毛,眼眶周围渗血等脓毒症状态。ISO干预组一般状况较LPS组轻。2.大鼠血清炎症因子水平变化2.1各组大鼠血清TNF-a水平变化(1)持续输注ISO或生理盐水2h后血清TNF-a水平与对照组相比,内毒素组和ISO处理组(低剂量、中剂量和高剂量组)TNF-a水平显著升高(P均<0.05)；与内毒素组相比,中剂量和高剂量组TNF-a水平显著降低(P均<0.05)；与低剂量组相比,中剂量和高剂量组TNF-a水平显著降低(P均<0.05)。(2)持续输注ISO或生理盐水6h后血清TNF-a水平与对照组相比,内毒素组和ISO处理组(低剂量、中剂量和高剂量组)TNF-a水平显著升高(P<0.05)；与内毒素组相比,中剂量和高剂量组TNF-a水平显著降低(P<0.05)；与低剂量组相比,高剂量组TNF-a水平显著降低(P<0.05)。(3)持续输注ISO或生理盐水24h后血清TNF-a水平与对照组相比,内毒素组、低剂量组和中剂量组TNF-a水平显著升高(P<0.05)；与内毒素组相比,中高剂量组TNF-a水平显著降低(P<0.05)；与低剂量和中剂量组相比,高剂量组TNF-a水平显著降低(P<0.05)。2.2各组大鼠血清IL-1β水平的变化(1)持续输注ISO或生理盐水2 h后血清IL-1p水平与对照组相比,内毒素组和ISO处理组(低剂量、中剂量和高剂量组)IL-1β水平显著升高(P均<0.05)；与内毒素组相比,低、中、高剂量组IL-1p水平均无差异(P>0.05)。(2)持续输注ISO或生理盐水6h后血清IL-1p水平与对照组相比,内毒素组和ISO处理组(低剂量、中剂量和高剂量组)IL-1β水平显著升高(P均<0.05)；与内毒素组相比,低、中、高剂量组IL-1β水平均无差异(P>0.05)。(3)持续输注ISO或生理盐水24 h后血清IL-1p水平与对照组相比,内毒素组和ISO处理组(低剂量、中剂量和高剂量组)IL-1β水平显著升高(JP均<0.05)；与内毒素组相比,低、中、高剂量组IL-1β水平均无差异(P>0.05)。2.3各组大鼠血清IL-10水平的变化(1)持续输注ISO或生理盐水2 h后血清IL-10水平与内毒素组相比,低中高剂量组IL-10水平无差异(P>0.05)(2)持续输注ISO或生理盐水6 h后血清IL-I0水平与内毒素组相比,低剂量组IL-10水平显著降低(P<0.05)。(3)持续输注ISO或生理盐水24 h后血清IL-10水平与内毒素组相比,中高剂量组IL-I0水平著降低(P<0.05)；3.脑线粒体电镜下改变正常对照组细胞基质内可见圆形或是椭圆形线粒体,线粒体边界清楚,基质均匀,线粒体内外膜无断裂,线粒体嵴清晰可见。与对照组相比,内毒素组线粒体内膜境断裂,嵴减少,溶解,消失,基质内可见空泡化。相比于内毒素组,异丙肾上腺素干预组神经元核膜皱缩减轻,线粒体嵴减少减轻,基质空泡样化减少,尤以中剂量组改善最为显著。4.各组大鼠脑氧化应激指标4.1 iNOS活性变化：与对照组相比,内毒素组与ISO干预组的iNOS活力显著升高(P<0.05),与内毒素组相比,中高剂量组的iNOS活性显著升高(P<0.05)。4.2 NO含量变化：与对照组相比,内毒素组NO含量显著升高；与内毒素组相比较,低中高剂量NO含量均显著降低(P<0.05),尤以中剂量最为明显。4.3 SOD活性变化：与对照组相比,内毒素组SOD活性显著下降(P<0.05)；与内毒素组相比,低中剂量组SOD活性显著升高(P<0.05)。4.4 MDA含量变化：与对照组相比,内毒素组MDA含量显著升高(P<0.05)；与内毒素组相比,低、中剂量组MDA含量显著下降(P<0.05)。与中剂量相比,高计量组MDA含量显著升高(P<0.05)。5.各组大鼠脑组织病理切片光镜下表现光镜下可见正常组神经元细胞大小正常,形态结构清晰；内毒素组见大量神经元细胞胞体缩小,核固缩,深染,细胞结构不清,细胞周围间隙增大,血管周严重水肿,部分水肿血管管腔闭塞；相对于内毒素组,异丙肾上腺素干预组其体积变小、核固缩、深染的神经元数量减少,血管周水肿减轻,以中剂量组改变最为明显。[结论]1.脓毒症早期血清炎症因子如TNF-α、IL-1β及IL-10显著升高。2.脓毒症早期脑线粒体结构及功能发生改变。3.中剂量ISO持续输注对降低内毒素大鼠血清炎症因子水平,改善脑线粒体的结构及功能最有利。