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背景和目的: 脑卒中常导致中枢神经系统急慢性认知、情绪及运动功能紊乱,严重降低患者的长期生存率。大部分脑卒中患者为大脑动脉的血栓栓塞导致,栓塞区域血供的快速恢复对缺血性卒中的治疗至关重要,血流恢复的再灌注被证实为最有效的治疗措施。然而脑缺血再灌注会导致血脑屏障的破坏、出血性转化、脑组织水肿、神经血管损伤和神经元死亡等病理改变。另外,脑部损伤(包括脑缺血)不仅局限于原发部位,还可导致远隔区域神经输入的减少,改变远隔脑区血流、代谢和电生理学活动或抑制远隔脑区神经功能,神经机能联系不能现象的提出使更多研究者将远隔脑区作为脑缺血的研究对象。本文主要通过基于离体磁共振质子波谱(1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)的代谢组学技术,检测大鼠脑缺血再灌注慢性期,缺血侧大脑和缺血对侧大脑、缺血对侧小脑的代谢物变化情况,为脑缺血再灌注的长期病理研究及脑缺血患者的长期预后提供更详尽的分子生物学信息。 材料与方法: 1.选取32只健康成年雄性SD大鼠,体重230-270g,平均(248.5±7.3)g。采用随机数字法将SD大鼠分成两组:假手术组(对照组, n=7)和脑缺血再灌注组(ischemia/reperfusion, I/P组,模型组)(n=25)。参照传统的Longa法建立大鼠右侧大脑缺血再灌注模型,并将术后24小时Longa评分为1~3分的大鼠纳入实验。 2.造模成功后2d、2w和4w,每组随机抽取2只大鼠,使用3.0T(Philips Achieva)超导高场磁共振扫描仪及4通道大鼠专用线圈,行头颅轴位T1加权成像(T1WI)和T2加权成像(T2WI)检查。各组实验大鼠均在造模成功后2d、2w和4w参照Garcia JH评分法进行神经功能缺损评分。 3.造模成功后4w将实验大鼠直接断头取脑,以液氮速冻缺血侧大脑、缺血对侧大脑和缺血对侧小脑组织,然后保存在-80 oC低温冰箱中。样品称重、萃取、离心及冷冻干燥后行离体1H NMR检测,采集1H NMR谱图、预处理NMR数据和识别模式并计算代谢物相对浓度。 4.应用SPSS13.0统计学软件对数据进行处理,计量资料以均数±标准差(mean±SD)表示,两组比较采用独立样本t检验,P<0.05认为差异具有统计学意义。 结果: 1.最终共12只大鼠成功完成实验,其中假手术组6只,模型组6只。虽然实验大鼠数量减少,但符合统计学样本数。 2.大鼠造模成功后2天,假手术组大鼠T1WI、T2WI未见异常信号,模型组大鼠右侧损伤大脑深部核团可见异常T1WI低信号、T2WI高信号影,异常信号范围大小不一致;而且,随着再灌注时间延长(2天到4周),模型组大鼠右侧大脑异常信号范围有缩小趋势。 3.假手术组和模型组大鼠Garcia JH神经功能缺损评分比较,随着再灌注时间延长,大鼠Garcia JH神经功能评分逐渐增加。 4.与假手术组右侧大脑相比,模型组大鼠右侧损伤大脑Lac和m-Ins相对浓度显著升高(P<0.05),NAA、GABA、Glu等代谢物相对浓度无显著变化(P>0.05)。 5.与假手术组相比,模型组缺血对侧小脑和模型组缺血对侧大脑组织 Lac相对浓度显著升高(P<0.05),NAA、GABA、Glu等代谢物相对浓度无显著变化(P>0.05)。 结论: 1.大鼠脑缺血再灌注模型具有不稳定性,有待进一步改进;随着再灌注时间延长,大脑损伤范围有缩小趋势,脑缺血大鼠神经功能评分有恢复趋势。 2.大鼠脑缺血再灌注慢性期,缺血侧大脑存在能量代谢改变和神经胶质细胞的增生,而无神经元的损伤发生,神经元的兴奋抑制性处于平衡状态,整体代谢状况良好。 3.大鼠脑缺血再灌注慢性期缺血对侧大脑和缺血对侧小脑均存在能量代谢改变,缺血大脑的能量代谢改变可能通过某种途径而影响远隔脑区的能量代谢。