外源性硫化氫對大鼠心肺復蘇后大腦中動脈血流、血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶及S-100β蛋白的影響

童世君 金利明 李 祥

(青海大學附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學科，青海 西寧 810001)

外源性硫化氫對大鼠心肺復蘇后大腦中動脈血流、血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶及S-100β蛋白的影響

童世君 金利明1李 祥2

(青海大學附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學科，青海 西寧 810001)

目的 探討外源性給予硫化氫(H2S)對大鼠心肺復蘇(CPR)后相關(guān)神經(jīng)保護機制。方法 選取SD大鼠，隨機分為3組，即假手術(shù)(Sham)組、CPR組及H2S組(給予H2S干預)，觀察各組神經(jīng)功能評分、組織病理學改變、大腦中動脈血流值、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)及S-100β蛋白表達情況。結(jié)果 在神經(jīng)功能評分方面，復蘇12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組評分顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組評分顯著降低(P<0.05)。在組織病理學方面，Sham組各時間點海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)均完整，細胞核、核膜及核仁結(jié)構(gòu)也完整。CPR組6 h海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)基本完整，核仁較清晰，但排列較松散，部分細胞變性壞死；H2S組6 h病理改變基本同CPR組，無明顯差別，只是變性壞死細胞較少。CPR組12 h海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)排列紊亂，神經(jīng)元缺失嚴重，核膜界線不清晰；H2S組12 h海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)排列紊亂，神經(jīng)元變性壞死，細胞間隙較寬，但均較CPR組程度降低。復蘇6及12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組大腦中動脈血流值均顯著降低(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組大腦中動脈血流值均顯著升高(P<0.05)。復蘇6及12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組NSE及S-100β蛋白表達量顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組NSE及S-100β蛋白顯著降低(P<0.05)。結(jié)論 外源性H2S可以通過調(diào)節(jié)大腦中動脈血流、NSE及S-100β蛋白表達量來加大大鼠CPR后腦保護作用。

硫化氫；心肺復蘇；腦損傷；神經(jīng)元特異性烯酰化酶(NSE)；S-100β

心肺復蘇(CPR)是搶救心臟驟?；颊呱闹匾胧?。腦組織在復蘇后會經(jīng)歷缺血性腦損傷和再灌注損傷，伴隨神經(jīng)元死亡，其中CPR后的腦組織損傷是患者死亡的重要原因。神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)為檢測中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)損傷的特異性蛋白，其可作為監(jiān)測CNS損傷較靈敏的指標之一；S-100β主要由星形膠質(zhì)細胞分泌，參與腦組織缺血缺氧重要病程，血清中兩者的含量可作為判斷腦損傷程度的重要指標〔1〕。硫化氫(H2S)參與腦組織損傷的保護過程〔2〕，可減輕CPR后腦水腫的癥狀，然而其在CPR后對顱內(nèi)動脈血流及血清中NSE及S-100β表達的研究未知。本研究旨在探討H2S是如何通過調(diào)節(jié)顱內(nèi)動脈血流、血清中NSE及S-100β蛋白含量來改善CPR后大鼠腦組織損傷。

1 對象與方法

1.1 實驗動物及分組 北京華阜康生物公司購置SD大鼠，雄性，120只，周齡：10～12 w，體重300～400 g，隨機分為3組，每組40只，即假手術(shù)(Sham)組、CPR組、H2S組。Sham組僅行麻醉、動靜脈置管、氣管插管，不建立心臟驟停及CPR模型；CPR組建立心臟驟停模型，復蘇前1 min靜脈給予0.5 ml生理鹽水；H2S組建立CPR模型，復蘇前1 min靜脈給予硫氫化鈉(NaHS)溶液0.5 ml(NaHS 10 μmol/kg)。實驗動物均在操作后6 h及12 h采集樣本，監(jiān)測大腦動脈血流，取腦組織及血清進行后續(xù)實驗。

1.2 主要試劑盒儀器 動物呼吸機購于美國CWE公司，血管張力測定儀器及多普勒血流檢測儀購于Sigma公司，精密酶標儀購于美國Clover公司，動物心電監(jiān)護儀購于Philips公司，NSE及S-100β蛋白酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)試劑盒購于美國ADL公司。

1.3 動物模型構(gòu)建 建立心臟驟停模型〔3〕。7.2%的水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠，將大鼠固定，監(jiān)測心電圖(ECG)，行股動、靜脈置管，監(jiān)測心率等變化，再行氣管插管后連接呼吸機。插管后穩(wěn)定10 min，在呼氣末夾閉氣管插管誘導出心臟驟停模型，指證為：心電圖顯示室顫、心跳停止；收縮壓25 mmHg以下。氣管插管關(guān)閉8 min后行CPR操作，靜脈注入腎上腺素(40 μg/kg)，并打開氣管插管，呼吸機給氣，胸外按壓。復蘇成功的指標為：恢復動脈波形，收縮壓大于40 mmHg，自助循環(huán)恢復。1 h后結(jié)扎動靜脈及器官，縫合皮膚，完成模型構(gòu)建。

1.4 檢測大腦中動脈血流數(shù)值 模型建立后6及12 h，應用皮氧分壓監(jiān)測儀監(jiān)測大腦中動脈血流值，連續(xù)1 h監(jiān)測并記錄。

1.5 神經(jīng)功能評分 在大鼠自主功能恢復后6及12 h對動物進行神經(jīng)功能評分，分值越高說明神經(jīng)功能損傷越嚴重〔3〕。

1.6 腦組織病理形態(tài)檢測 在模型建立后6及12 h斷頭取大鼠腦組織，4%多聚甲醛固定24 h，梯度乙醇脫水，包埋，切片后進行蘇木精-伊紅(HE)染色，光鏡下觀察腦組織形態(tài)。

1.7 NSE及S-100β蛋白含量檢測 在模型建立后6及12 h，對大鼠進行眼球取血，靜置2 h后高速離心取血清置于深凍冰箱備用。應用ELISA測定NSE及S-100β含量，取冷凍血清，4℃解凍，應用NSE試劑盒及S-100β試劑盒。操作嚴格按照試劑盒說明書，預包被孔板，將稀釋后的標準品加入標準品孔，將樣品血清加入樣品孔，加檢測抗體，加生物素標記抗體，室溫孵育，洗板，加入抗生物素蛋白鏈菌素-辣根過氧化物酶，室溫孵育，洗板，顯色液加入，室溫避光孵育15 min，加入終止液，酶標儀讀數(shù)，檢測血清中兩種蛋白含量。

1.8 統(tǒng)計學方法 應用SPSS17.0軟件進行t檢驗。

2 結(jié) 果

2.1 各組神經(jīng)功能評分 復蘇6 h后，3組神經(jīng)功能評分沒有顯著差異(P>0.05)。復蘇12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組神經(jīng)功能評分顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組神經(jīng)功能評分顯著降低(P<0.05)。見表1。

2.2 各組大腦中動脈血流值變化 復蘇6 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組大腦中動脈血流值顯著降低(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組大腦中動脈血流值顯著升高(P<0.05)。復蘇12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組大腦中動脈血流值顯著降低(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組大腦中動脈血流值顯著升高(P<0.05)。見表1。

2.3 各組NSE蛋白變化 復蘇6 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組NSE蛋白表達量顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組NSE蛋白量顯著降低(P<0.05)。復蘇12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組NSE蛋白表達量顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組NSE蛋白表達量顯著降低(P<0.05)。見表1。

2.4 各組S-100β蛋白變化 復蘇6 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組S-100β蛋白表達量顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組S-100β蛋白表達量顯著降低(P<0.05)。復蘇12 h后，與Sham組相比，CPR組及H2S組S-100β蛋白表達量顯著升高(P<0.05)；與CPR組相比，H2S組大鼠S-100β蛋白表達量顯著降低(P<0.05)。見表1。

表1 各組神經(jīng)功能評分、大腦中動脈血流值、NSE、S-100β水平

與Sham組比較：1)P<0.05;與CPR組比較：2)P<0.05

2.5 各組組織病理學改變 Sham組各時間點海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)均完整，細胞核、核膜及核仁結(jié)構(gòu)也完整。CPR組6 h海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)基本完整，核仁較清晰，但排列較松散，部分細胞變性壞死；H2S組6 h病理改變基本同CPR組，無明顯差別，只是變性壞死細胞較少。CPR組12 h海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)排列紊亂，神經(jīng)元缺失嚴重，核膜界線不清晰；H2S組12 h海馬區(qū)細胞結(jié)構(gòu)排列紊亂，神經(jīng)元變性壞死，細胞間隙較寬，但均較CPR組程度降低。見圖1。

圖1 各組海馬組織病理學觀察(HE，×400)

3 討 論

以往認為H2S是一種有毒性氣體，可干擾機體的多項生理功能，然而近年來研究發(fā)現(xiàn)正常組織也可分泌一定量的H2S，其作為一種新型的氣體信號分子參與機體正常功能中〔4〕。H2S因較高的脂溶性，極易穿透生物膜及血腦屏障，在治療疾病方面有得天獨厚的優(yōu)勢。H2S可通過抑制多種有毒物質(zhì)介導的氧化損傷及細胞毒性，清除體內(nèi)多種氧化應激產(chǎn)物〔5〕；H2S還可誘導谷胱甘肽的合成，激活鉀及氯通道誘導神經(jīng)元免于谷氨酸的侵害〔6〕，因此H2S可從多個方面發(fā)揮腦細胞神經(jīng)保護作用，已有研究發(fā)現(xiàn)H2S可以減低CRP后的腦損害〔7，8〕。

心臟驟停后，供應顱內(nèi)多條血管的血流量急劇降低，顱內(nèi)的缺血缺氧使體內(nèi)酸堿失衡，氧自由基及鈣離子沉積，從而導致細胞的大量變性壞死〔9，10〕。本研究說明從動物行為學可以看出H2S干預可以顯著改善機體的顱內(nèi)神經(jīng)損傷。從組織病理方面可以發(fā)現(xiàn)H2S可以顯著提高神經(jīng)保護作用。本文結(jié)果提示H2S可以通過加大顱內(nèi)血流量來緩解腦損傷。

NSE是多由神經(jīng)元細胞分泌，是CNS特異性蛋白，正常情況下血清中無法被檢測到，但當顱內(nèi)出現(xiàn)多種損傷缺血缺氧時，胞質(zhì)內(nèi)的NSE即被釋放入血，可作為顱內(nèi)損傷的標志物〔11〕；S-100β限制性表達于多種腦內(nèi)膠質(zhì)細胞，可調(diào)節(jié)細胞的生長代謝多種功能，參與顱內(nèi)缺血缺氧的多種病理過程中，被認為是腦損傷的特異性標記蛋白〔12〕。本文結(jié)果說明H2S可通過降低多種腦損傷標志蛋白改善CPR后的腦功能。已有研究表明，H2S可以通過降低氧化應激、凋亡、炎性因子的分泌，改善顱內(nèi)水腫，增加膠質(zhì)細胞分泌的多種神經(jīng)遞質(zhì)，提高顱內(nèi)腦血流量等方面來改善大鼠的腦缺血損傷〔8〕；H2S還可通過抑制神經(jīng)元的凋亡從而達到改善新生兒缺氧缺血性腦損傷的病情，通過抗凋亡和抗氧化應激改善肝及心臟的再灌注損傷〔13〕，均提示H2S可通過多種途徑等保護顱內(nèi)神經(jīng)細胞從而達到腦保護的作用。國內(nèi)已有研究發(fā)現(xiàn)，H2S可通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的分泌，減輕腦水腫，從而改善心臟驟停CPR后的腦損傷〔14〕。本實驗說明H2S可以通過增加顱內(nèi)血流量，降低多種顱內(nèi)損傷蛋白的表達從而改善心臟驟停CPR后的腦損傷。

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〔2015-11-13修回〕

(編輯 王一涵)

青海省科技廳資助項目(2013-N-535)

童世君(1970-)，男，副主任醫(yī)師，主要從事危重病研究。

R541.7+8

A

1005-9202(2017)08-1843-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.08.009

1 青海大學附屬醫(yī)院急救中心 2 青海省人民醫(yī)院麻醉科