硫化氫對老齡急性腦梗死大鼠認知功能的影響

劉志成，章以杰*，宋曉麗，夏連春，常國江，劉 濤，林 俊，田苗苗，王 彬

0 引言

急性腦梗死已成為世界上主要致死病之一，而認知功能障礙是幸存者最常見的并發(fā)癥，有研究顯示，急性腦梗死后1周時,認知功能障礙的發(fā)生率為61%，6個月時仍有37%的患者遺留認知功能障礙[1]。因此，在腦梗死早期，注重患者認知功能的恢復，對改善患者生活質(zhì)量有著重要意義。硫化氫(H2S)是繼一氧化氮和一氧化碳之后發(fā)現(xiàn)的第三種氣體信號分子。近年來，該分子在哺乳動物各系統(tǒng)發(fā)揮的生理和病理調(diào)節(jié)作用越來越受到人們的重視，大量研究表明血清H2S水平降低可能與腦梗死臨床病情嚴重性及腦動脈血管病變程度相關[2-3]。但其能否改善老年急性腦梗死患者認知功能尚無相關報道。本研究通過檢測血清S-100β蛋白和NSE的表達水平，討論H2S對老齡急性腦梗死大鼠認知功能的影響，從而為臨床治療提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料及方法 健康雄性SD大鼠(青島大學實驗動物科學部提供)68只，月齡18～20個月，體重500～700 g，采用隨機數(shù)字表分為4組(n=17)：對照組(C組)、模型組(M組)、NaHS 組(N組)和生理鹽水組(S組)。參照文獻[4]采用線栓法致大鼠大腦中動脈阻塞致急性腦梗死模型。N組于制作模型前25 min給予大鼠腹腔注射H2S外源性供體NaHS(14 μmol/kg)；S組于制作模型前25 min給予大鼠腹腔注射注入等量的生理鹽水；C組不行任何處理。

1.2 觀察指標 采用Morris水迷宮進行測試。制作模型前1 d，大鼠自由游泳2 min以適應環(huán)境，剔除有明顯運動障礙的大鼠。于急性腦梗死后第1天進行觀察，連續(xù)5 d，每天上午進行實驗，分別從四個象限的池壁中點將大鼠面向池壁放入池中，記錄其在120 s內(nèi)尋找到平臺的時間即為逃避潛伏期，取4個象限的時間平均值及穿越平臺次數(shù)作為當日學習記憶成績。若大鼠在120 s內(nèi)不能上臺，引導其登上平臺并停留30 s，此時逃避潛伏期記為120 s。最后一次獲得性訓練結束后的第1天，將平臺撤除，將動物由原先平臺象限面向池壁放入水中，記錄大鼠在120 s內(nèi)穿越原先平臺所在位置的次數(shù)，以此作為空間記憶的檢測指標。大鼠在急性腦梗死前(T1)、急性腦梗死后12 h(T2)、24 h(T3)及48 h(T4)時間點于尾靜脈采血1 mL(無抗凝)，置室溫下待凝固后，在4 ℃，4 000 r/min離心10 min，取上清液(血清),采用ELISA法檢測血清S-100β蛋白和NSE濃度(S-100β蛋白試劑盒和NSE試劑盒均購置于武漢伊萊瑞特公司，嚴格按使用說明書操作進行檢測)。

2 結果

2.1 H2S對老齡急性腦梗死大鼠逃避潛伏期和穿越平臺次數(shù)的影響 見表1。與C組比較，M組、N組和S組大鼠急性腦梗死后逃避潛伏期延長，穿越平臺次數(shù)減少(P<0.05)，與M組比較，N組急性腦梗死后逃避潛伏期縮短，穿越平臺次數(shù)增多(P<0.05)，與N組比較，S組急性腦梗死后逃避潛伏期延長，穿越平臺次數(shù)減少(P<0.05)，但M組和S組逃避潛伏期和穿越平臺次數(shù)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；與第1天比較，M組、N組和S組各組第2～5天逃避潛伏期縮短(P<0.05)。

表1 四組大鼠各時點逃避潛伏期和穿越平臺次數(shù)的比較

2.2 H2S對老齡急性腦梗死大鼠血清S-100β及NSE濃度的影響 見表2。與C組比較，M組、N組和S組T2、T3、T4各點血清S-100β及NSE濃度明顯升高(P<0.05)，與M組比較，N組T2、T3、T4各點血清S-100β及NSE濃度明顯降低(P<0.05)；與N組比較，S組T2、T3、T4各點血清S-100β及NSE濃度明顯升高(P<0.05)；與T1比較，M組、N組和S組T2、T3、T4各點血清S-100β及NSE濃度升高(P<0.05)，但M組和S組各點血清S-100β及NSE濃度比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表2 各組大鼠血清S-100β及NSE濃度的變化

3 討論

隨著人口老齡化進程的加快，腦梗死的發(fā)病率有不斷上升趨勢，有研究顯示，高達64%的腦梗死患者存在不同程度的認知功能障礙，1/3會發(fā)展為阿爾茨海默病[5]。認知功能障礙是腦梗死后常見的神經(jīng)心理學表現(xiàn)，在急性腦梗死的康復過程中，認知功能障礙也是阻礙患者各項功能與日常生活活動能力改善與提高的重要因素，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。因此，如何促進腦梗死后認知功能的恢復已逐漸成為目前研究的熱點之一，目前臨床尚無很好的治療方法，常以預防為主。

隨著研究工作的不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性H2S廣泛存在于哺乳動物的多種組織器官中,并通過多種調(diào)節(jié)和信號傳導形式,在生理、病理過程中發(fā)揮著重要的作用。其中,內(nèi)源性H2S與神經(jīng)系統(tǒng)疾病,特別是阿爾茨海默病(AD)的關系日益受到人們的重視,有研究顯示，內(nèi)源性H2S可通過調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌等機制治療AD[6]。

認知功能的診斷在動物研究中主要采用經(jīng)典的Morris水迷宮實驗。本研究結果表明，N組較M組和S組急性腦梗死后逃避潛伏期縮短，穿越平臺次數(shù)增多，提示H2S可減輕急性腦梗死老齡大鼠認知功能障礙；且隨著術后訓練天數(shù)的增加，各組大鼠逃避潛伏期縮短，說明大鼠在急性腦梗死后逐漸產(chǎn)生了學習記憶。

S-100β是一種酸性的Ca2+結合蛋白，其升高主要提示神經(jīng)膠質(zhì)細胞受損，是目前反映腦損傷嚴重程度及預后十分特異性的指標[7]。NSE是神經(jīng)元損傷的標志酶，主要存在于腦神經(jīng)細胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的胞質(zhì)中。正常情況下，體液中NSE水平極低，其水平升高主要提示神經(jīng)元細胞受損，表示較嚴重的神經(jīng)損害和較大的梗死面積[8]。當發(fā)生急性腦梗死時神經(jīng)元壞死，細胞膜的完整性遭到破壞，S-100β和NSE蛋白不與細胞內(nèi)機動蛋白結合，故較易從細胞漿內(nèi)釋放出來，迅速進入細胞間隙，進而通過血腦屏障釋放入血。這為腦組織損傷后檢測血清中S-100β和NSE蛋白提供了依據(jù)[9]。本研究顯示：大鼠急性腦梗死后血清S-100β和NSE蛋白含量升高，而腹腔注射H2S外源性供體NaHS后，S-100β和NSE蛋白升高的程度被顯著抑制，提示神經(jīng)細胞和膠質(zhì)細胞的損傷減少，腦損傷的程度減輕，表明腹腔注射H2S外源性供體NaHS后，可在一定程度上減輕大鼠急性腦梗死后腦損傷，其機制可能是由于內(nèi)源性H2S的濃度升高,從而升高了神經(jīng)元對谷氨酸鹽的反應,同時誘發(fā)星形膠質(zhì)細胞產(chǎn)生鈣波,激活神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞之間的信號傳遞減輕腦損傷[10]；由于內(nèi)源性H2S的濃度升高,下丘腦-垂體-腎上腺軸的功能修復，使促腎上腺皮質(zhì)激素的反應性升高,血清皮質(zhì)醇、脫氫表雄酮及睪酮的反應性降低，從而減輕腦損傷[11]，但H2S是否通過其他機制減輕腦損傷還有待進一步研究。

綜上所述，H2S可減輕急性腦梗死后大鼠認知功能障礙，其機制可能與降低血清S-100β和NSE濃度有關，研究其作用機制，有助于指導臨床用藥，降低急性腦梗死患者認知功能障礙的發(fā)生率，從而為H2S減輕急性腦梗死后患者認知功能障礙提供有力的證據(jù)。

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