一氧化氮供體介入給藥抗缺血性腦損害的彌散加權成像及灌注加權成像評價

周佩洋，高 平，樸翔宇

(1.襄陽市第一人民醫(yī)院，湖北 襄陽441000;2.遼寧省腦疾病研究所，遼寧 大連116001)

缺血性腦卒中發(fā)病率高、致死率高、致殘率高，依然是阻礙社會進步的最主要的臨床疾患之一，其腦血管痙攣、血小板激活、中性粒細胞黏附以及隨之發(fā)生的興奮毒性、氧化應激、細胞凋亡等神經(jīng)損害過程，目前均缺乏有效的干預手段和方法［1］。一氧化氮作為一種重要的信使分子廣泛參與生物體內(nèi)的各種病理生理過程，具有非常廣泛的生物作用。目前發(fā)現(xiàn)一氧化氮除了具有公認的抗血管痙攣、抗血小板聚集、抗炎性細胞黏附等作用外［2］，還有明確的抗興奮毒性腦損害作用，提示一氧化氮可望用于缺血性腦卒中的急性救治。但目前尚無相關報道。為進一步評估一氧化氮在腦缺血中的作用，本實驗建立雙側咽升動脈氣囊阻斷法制作小型豬腦缺血模型，局部介入給予一氧化氮供體硝酸甘油，旨在探討其對腦缺血性損傷的作用及彌散加權成像、灌注加權成像在腦保護藥物作用評價方面的應用價值。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及給藥 實驗用小型豬14頭，6月齡，質量12～15 kg，雌雄不限。于腦缺血/再灌注后左側咽升動脈內(nèi)介入給予硝酸甘油注射液。

1.2 模型制備 小型豬術前禁食8 h，禁水4 h，采用氯胺酮-戊巴比妥鈉復合麻醉。麻醉成功的小型豬，股動脈處以0.05%碘伏常規(guī)消毒2次，鋪巾，分離出股動脈，采用Seldiyer穿刺技術，成功后先將5F豬尾巴導管插至主動脈弓，造影示雙側頸總動脈走行，后分別采用5F獵人頭導管先后插至頸總動脈造影，后改用5F指引導管置于雙測頸總動脈分叉處，延指引導管插入2個冠狀動脈球囊(2.5 mm×20 mm)分別達左右咽升動脈起始處，同時打開球囊，阻斷雙側咽升動脈45 min后再通，同時于左側咽升動脈內(nèi)給予硝酸甘油(0.11 mg/kg)。

1.3 影像學評估 Multistar T.O.P.數(shù)字剪影血管造影機(德國西門子公司生產(chǎn))，Markⅴ型高壓注射器(美國Mark公司生產(chǎn))，造影劑為泛影葡胺。GE Signa 1.5T超導磁共振掃描儀，造影劑為釓噴酸葡胺。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 12.0軟件包進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標準差(±s)表示，不同時間點ADC值比較采用重復測量方差分析，檢驗水準α=0.05為有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 數(shù)字減影血管造影結果 阻斷前數(shù)字減影血管造影顯示小型豬側支循環(huán)非常豐富，并可見咽升動脈發(fā)出的異常血管網(wǎng)，阻斷期數(shù)字減影血管造影可見雙側咽升動脈及其分支血管血流阻斷，再灌注后0.5、2、6 h雙側咽升動脈及其分支血管恢復血供，雙側無明顯差別(圖1)。

圖1 阻斷前(左)阻斷期(中)及給藥后0.5 h(右)的數(shù)字減影血管造影圖像

2.2 一氧化氮介入給藥前后不同時間點彌散加權成像評價 所有實驗小型豬雙側咽升動脈阻斷前彌散加權成像上均未發(fā)現(xiàn)異常信號，兩側大腦半球彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)一致;阻斷期彌散加權成像圖像見異常高信號，主要位于雙側基底節(jié)區(qū)。阻斷期雙側大腦半球ADC值和阻斷前比較顯著降低(P＜0.05);再灌后0.5 h和2 h給藥側ADC值與阻斷前比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，再灌后0.5 h和 2 h未給藥側與給藥側ADC值比較顯著降低(P＜0.05)(表1～3)。

表1 一氧化氮介入不同時間點給藥側和未給藥側ADC值比較

表2 一氧化氮介入給藥側不同時間點ADC值比較

表3 一氧化氮介入未給藥側不同時間點ADC值比較

2.3 一氧化氮介入給藥前后不同時間點灌注加權成像評價 阻斷期局部腦血流(relative cerebral blood flow，rCBF)與阻斷前比較顯著下降，下降值為(58±34)%，且相應出現(xiàn)達峰時間延遲，兩者存在線性相關(r2=0.93，P=0.011)，如圖 2。再灌注 0.5 h 和2 h雙側rCBF下降值與阻斷前相比均無顯著性差異。

圖2 阻斷期大腦半球ADC值和rCBF呈正相關

2.4 一氧化氮介入給藥前后不同時間點T加權成像評價 小型豬T1和T2加權像給藥前和給藥后各時間點雙側均未發(fā)現(xiàn)異常信號。

3 討論

一氧化氮是機體內(nèi)重要的信使分子和效應分子，為神經(jīng)傳遞、血管舒張、神經(jīng)功能的內(nèi)源性介質，與神經(jīng)系統(tǒng)的生理和病理過程關系［3，4］，一氧化氮可以舒張血管平滑肌，導致血壓下降，所以如果全身給予一氧化氮前體或供體，可能會伴有血壓下降等嚴重不良反應。與一氧化氮相關的臨床藥物較多，鹽酸精氨酸用于治療肝昏迷，尚未拓寬到缺血性腦卒中的治療。一氧化氮供體硝酸甘油舌下含服，用于治療冠心病，這些藥物全身給藥會導致嚴重低血壓等不良反應，這與上述的抗血管痙攣及腦保護作用背道而馳，所以本研究采用局部介入給藥。

實驗型小型豬腦組織結構與人相近似，目前廣泛用于醫(yī)學研究，其灰白質的分布，以及腦形態(tài)學發(fā)展的演變和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的一系列演變和人腦相似［5］，且小型豬具有手術耐受性好的優(yōu)點，明顯優(yōu)于鼠和兔等，本研究首次采用雙側咽升動脈氣囊阻斷法制作小型豬腦缺血/再灌注模型，借助彌散加權成像與灌注加權成像動態(tài)觀察局部介入給予一氧化氮供體硝酸甘油對缺血45 min及再通后0.5、2 h缺血區(qū)ADC值及血流動力學參數(shù)的影響。

缺血/再灌注后立即局部介入給予一氧化氮供體硝酸甘油，發(fā)現(xiàn)再灌后0.5 h和2 h給藥側ADC值與阻斷前ADC值比較無顯著性差異;再灌后0.5 h和2 h未給藥側ADC值與阻斷前ADC值比較顯著降低;再通后0.5 h及2 h給藥側rADC值明顯高于對側。灌注加權成像顯示阻斷期rCBF與阻斷前比較顯著下降，在缺血/再灌注后各時間點雙側rCBF增加，與阻斷前比較無顯著性差異，結果顯示一氧化氮供體硝酸甘油可減輕小型豬腦缺血性損傷。

一氧化氮以其供體為底物，在一氧化氮合酶(nitric oxide synthetase，NOS)的催化作用下生成，NOS分為三種:內(nèi)皮型 NOS、神經(jīng)型 NOS、誘導型NOS。腦缺血早期NOS活性升高，可能是對缺血刺激的一種自身保護性反應，生成的一氧化氮可能具有保護性，此時應用一氧化氮供體可能對腦缺血有保護作用，用NOS抑制劑會加重缺血腦損傷。誘導型NOS mRNA在正常腦組織中無表達，缺血后表達逐漸增強，提示缺血后期在誘導型NOS的作用下可生成大量的一氧化氮，過量的一氧化氮可介導興奮性氨基酸的毒性、生成大量氧自由基、鈣超載、損傷線粒體、直接損傷DNA及誘導細胞凋亡等加重缺血腦損傷。因此，在腦缺血早期給予一氧化氮供體增加NOS所需的底物，增加腦組織中一氧化氮含量，可以增加局部腦血流，改善組織灌注，減輕神經(jīng)細胞的凋亡，挽救缺血半暗帶。與本實驗結果相似，若在腦缺血晚期給予一氧化氮供體，則會起到相反的作用。具體機制可能為在腦缺血早期，一氧化氮主要由內(nèi)皮型NOS誘導產(chǎn)生，內(nèi)皮型NOS產(chǎn)生的一氧化氮有神經(jīng)保護作用。腦缺血晚期神經(jīng)型NOS和誘導型NOS表達增強，此時產(chǎn)生的一氧化氮有神經(jīng)毒性作用。還有文獻報道，一氧化氮供體可以減少腦組織液中丙二醛的含量，減輕脂質過氧化降解產(chǎn)物對缺血腦組織的損傷，同時增加腦組織中超氧化物歧化酶的活性，加速脂質過氧化物的滅活，發(fā)揮一氧化氮供體對缺血性腦損傷的治療作用［6］。

一氧化氮的作用機制尚存爭議，但它在腦缺血過程中的雙重角色卻是公認的。Mason等［7］指出采用與一氧化氮相關的方案時必須謹慎，由于一氧化氮本身的特性，需要有特殊的使用方法。使用超短效一氧化氮供體，既可防止低血壓的發(fā)生，又可防止一氧化氮的毒性作用。Pluta等［8］也提出相似的建議。一氧化氮已被用于腦缺血的研究，但結果尚有爭論，可能和動物種系、實驗方法、動物模型、給藥時間等有關。為明確一氧化氮供體硝酸甘油腦保護作用的機制，需進一步研究各時間點NOS的表達。為盡量減小個體差異所帶來的影響，需增加小型豬的數(shù)量，并增加觀察時程。

［1］Weir NU，Demchuk AM，Buchan AM，et al.Stroke prevention.Matching therapy to the patient with TIA［J］.Postgrad Med，2005，117(1):26-30.

［2］Duncan AJ，Heales SJ.Nitric oxide and neurological disorders［J］.Mol Aspects Med，2005，26(1):67-96.

［3］Stoyanova II，Lazarov NE.Localization of nitric oxide synthase in rat trigeminal primary afferent neurons using NADPH-diaphorase histochemistry［J］.J Mol Histol，2005，36(3):187-193.

［4］Heneka MT，F(xiàn)einstein DL.Expression and function of inducible nitric oxide synthase in neurons［J］.J Neuroimmunol，2001，1(122):8-18.

［5］Grate LL，Golden JA，Hoopes PJ，et al.Traumatic brain injury in piglets of different ages:techniques for lesion analysis using histology and magnetic resonance imaging［J］.J NeurosciMethods，2003，123(2):201-206.

［6］張建新，張會欣，李蘭芳.L-精氨酸對大鼠局灶性腦缺血損傷的影響［J］.中華麻醉學雜志，2002，22(3):161-164.

［7］Mason RB，Pluta RM，Walbridge S，et al.Production of reactive oxygen species after reperfusion in vitro and in vivo:protective effect of nitric oxide［J］.J Neurosurg，2000，93(1):99-107.

［8］Pluta RM，Rak R，Wink DA，et al.Effect of nitric oxide on reactive oxygen species production and infarction size after brain reperfusion injury［J］.Neurosurgery，2001，48(4):884-893.