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目的:本研究采用自由落体打击法制作创伤性脑损伤的动物模型,通过测定不同时间段创伤部位脑组织含水量的变化,利用免疫组织化学方法检测HIF-1α、VEGF、VEGFR-2蛋白的表达,并同步观察微血管密度的动态变化,研究HIF-1α、VEGF及其受体、微血管动态变化与创伤性脑水肿的相关性,探讨创伤性脑水肿的发生发展变化规律及调控机制,为临床合理有效治疗创伤性脑水肿提供理论依据。材料与方法:1、创伤性脑损伤动物模型制备与脑组织含水量的测定采用Wistar大鼠90只,随机分为假手术组和脑外伤组,每组再按伤后处死时间不同分为伤后30 min、1 h、3 h、6 h、12 h、1d、3d、7d、14d共9个亚组。参照Feeney自由落体打击法制作创伤性脑损伤的动物模型,并从大鼠的平衡能力、翻身、支头、行走、逃避及四肢反应等方面对其伤后行为进行评价。通过与对照组对比,评价自由落体打击法制作的脑损作模型。同时利用干湿称重法测量脑组织含水量的变化,探讨脑水肿的发展过程。2、免疫组化检测创伤后脑组织中HIF-1α、VEGF、VEGFR-2蛋白的表达利用免疫组织化学方法检测创伤性脑损伤后脑组织中HIF-1α、VEGF、VEGFR-2蛋白的表达,通过分析其表达水平与脑水肿的相关性,探讨它们在创伤性脑损伤中所发挥的作用及其与脑水肿的关系。3、观察创伤后微血管的动态变化在上述实验的基础上,利用免疫组织化学方法标记微血管,计数创伤灶周围微血管数量,计算微血管密度;观察脑损伤后不同时间段微血管的变化,研究微血管动态变化过程与HIF-1α、VEGF、VEGFR-2蛋白的表达以及脑水肿发生时相规律的关系,探讨脑水肿的发生机制。结果:1.自由落体打击法成功制作外伤性脑损伤动物模型按照评分标准分别从大鼠的平衡能力、翻身、支头、行走、逃避及四肢反应对其伤后行为进行评价。6h组各只动物均表现出行为学改变,与相应亚组相比总体评分明显下降(P<0.05),至1d组动物总体评分无明显改善,3d组总体评分开始升高,7d组评分与对照组相比差异仍具有显著性(P<0.05)。直到14d组,各项指标均接近正常,总体评分略低于对照组,但其差异无统计学意义(P>0.05)。符合临床脑外伤的病程变化过程。2.损伤后脑组织含水量变化脑组织含水量在伤后3h即开始升高,与假手术组比较其差异具有统计学意义(P<0.05)。1d达高峰,为83.51±0.36,超出正常水平的7.7 %,持续至3d开始下降,7d水肿减轻更加明显,至14d恢复正常,与假手术组比较差异无统计学意义(P>0.05)。由此可见损伤后脑组织含水量变化具有一定的规律性。3.创伤后脑组织中HIF-1α、VEGF蛋白表达及其与脑水肿的相关性在脑损伤后1h可检测到HIF-1α蛋白的表达呈上升趋势,3h显著增多,与对照组比较差异有显著性(P<0.05), 6h表达继续增强,至12h时达到高峰,并可持续高表达到3d,之后其表达下降,14d恢复至正常值。从而形成以12h、1d、3d为高峰平台的表达曲线。与脑水肿发生的时间规律基本一致。外伤后3h开始可检测到VEGF蛋白的表达,与假手术组比较差异具有显著性(P<0.05);6h表达明显加强,至1d达到高峰,第7d组VEGF的表达仍处于较高水平,与对照组比较差异具有统计学意义(P<0.05),至第14d下降至正常水平。至此形成1d、3d、7d为高表达平台期的表达曲线。该表达曲线略滞后于HIF-1α蛋白的表达曲线。采用Pearson相关分析HIF-1α、VEGF、脑水肿之间的相关性,HIF-1α蛋白光密度与脑组织含水量间相关系数r=0.847,呈正相关(P<0.01), VEGF蛋白光密度与脑组织含水量间相关系数r=0.963,呈正相关(P<0.01), HIF-1α与VEGF蛋白光密度间相关系数r=0.786,呈正相关(P<0.01)。4.创伤后脑组织中VEGFR-2蛋白的表达VEGFR-2的表达部位主要在血管内皮细胞上,在假手术组大鼠脑组织中极少检测到VEGFR-2蛋白的表达。脑外伤组在伤后30min到6h之间均未检测到VEGFR-2蛋白的表达增高。伤后12h检测到VEGFR-2蛋白的表达明显增高,与对照组比较差异具有显著性(P<0.05),到伤后3d VEGFR-2达到高峰,第7 d时略有下降,仍明显高于对照组,两者相比其差异具有统计学意义(P<0.05)。伤后14d,VEGFR-2的表达明显降低,与对照组相比差异无显著性(P>0.05)。结果表明脑外伤后VEGFR-2的表达可上调,但其表达时相与HIF-1α、VEGF的表达不同步。5.微血管密度的动态变化正常大鼠脑皮层血管密度约14.9~17.2条/HP。外伤组损伤灶周围微血管密度在伤后30min即急剧下降,平均7.4±0.7条/HP,此后一直持续到1d,之后开始缓慢恢复,平均9.6±0.5条/HP,但与对照组比较仍显著降低,差异具有显著性(P<0.05)。3d组微血管密度已有明显恢复,平均12.8±0.4条/HP,仍较正常为少。至7d平均微血管密度超过对照组,平均18.2±0.5条/HP;伤后第14d尽管微血管密度仍较对照组高,但差异无统计学意义(P>0.05)。结论:1.自由落体打击法制作的创伤性脑损伤动物模型可成功模拟临床上加速性暴力所致的局灶性脑挫裂伤的病理过程。2.创伤后3天左右是脑水肿高峰期,水肿可持续至一周,对创伤性脑损伤后功能的恢复具有不利影响。3.HIF-1α、VEGF与脑水肿之间呈正相关关系。脑水肿造成的低血流及缺氧状态明显提高了HIF-1α的表达量,并且可上调其靶基因VEGF的表达,二者可能通过多种途径改善脑组织低氧状态,促进神经再生,起到脑保护的作用。同时,在脑水肿后期,VEGF明显上调其受体VEGFR-2的表达,并进一步促进微血管新生和生成,改善局部脑组织的缺血缺氧状态。4.在脑损伤早期脑水肿发生过程中,血管源性脑水肿可能不是早期脑水肿的主要病理生理过程,这与微血管的痉挛状态及VEGFR-2的低反应应答有关。而关于脑损伤早期VEGFR-2低反应应答的原因还有待于进一步研究。5.伴随VEGFR-2表达上调,微血管密度开始增高,脑组织含水量亦随之增高。因此,微循环的改变成为高峰期脑水肿发生的重要机制之一。