文档介绍：第二军医大学
博士学位论文
氢盐水治疗大鼠脑缺血再灌注损伤的效应和机制研究
姓名:张威
申请学位级别:博士
专业:神经病学
指导教师:丁素菊
2011-06
氢盐水治疗大鼠缺血再灌注损伤的效应和机制研究
摘要
卒中在全世界范围内具有“三高”的特征,高致死率、高发病率、高致残率。据
联合国统计调查 57 个国家,卒中在40 个国家致死致残疾病中排列到前三位。而我国
国家卫生部 2008 年 6 月公布统计数字脑血管疾病和癌症并列我国居民疾病死亡率第
一位。
卒中分为缺血性卒中和出血性卒中,缺血性卒中占卒中发病率的多数。缺血性卒
中具有发病相对较缓,但愈后较差,给社会和家庭造成了沉重的压力。但直到现今为
止,治疗缺血性卒中行之有效的药物却很少。临床上采用最直接的办法及时恢复血流,
但也同样会引发随后的病症损伤---脑缺血再灌注损伤。
脑缺血再灌注损伤是指缺血脑组织恢复血流灌注后,引发的对脑组织损伤进一步
加重的现象。近年来对其发生机制进行研究,可能的原因包括自由基损伤、白细胞聚
集、炎症因子损伤、细胞凋亡及相关基因等等。
在 2007 年日本科学家 Ikuroh Ohsawa 在《Nature Medicine》上发表一篇名为
《 Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing
cytotoxic oxygen radicals》的文章,首次提出让大鼠呼吸浓度 2%氢气的方法,可
以选择性的清除自由基。
氢是自然界最简单的元素,氢气是无色、无味、具有一定还原性的双原子气体,
而且价格便宜。呼吸一定浓度的氢可治疗脑缺血再灌注损伤,但是,通过呼吸的方法
不仅在气体混合过程中存在爆炸的危险,而且需要特殊的设备,操作比较复杂,在临
床上难以推广。因此,寻找更加实用的给药方法也是需要探讨的问题。本课题组经过
理论推算,发现如果将纯氢在生理盐水中溶解,经过一定的处理,使其达到饱和溶解,
可制造出氢的生理盐水饱和溶液(已申请国家专利),经气相色谱仪器测量,氢盐水
中含有氢气的浓度为 %,这样就可通过注射氢溶液的方法给药。目前我们已经制
备出这种溶液,采用腹腔或静脉注射饱和氢盐水,证明该注射液对新生儿脑缺血缺氧
损伤后行为学、脑梗死体积和组织损伤程度均有明显改善作用,特别是我们发现,早
期治疗可明显改善新生儿脑缺血缺氧损伤2个月后神经功能和学忆能力。进一步
研究还发现,该注射液对小肠缺血再灌注损伤、小肠缺血再灌注后引起的肺损伤、心
肌、肝和肾均具有治疗作用,并都已发表相关文献。因此,注射含氢生理盐水是一种
简便且有效的给药途径。
本课题采用的实验动物是 Sprague-Dawley (SD)大鼠,250-280g,动物手术方法
参照 Zea-Longa 线栓法加以改良。治疗药物采用我们制备出的氢盐水,剂量为
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1ml/100g。因为大鼠与人脑血管结构相似,能很好的模拟人脑缺血再灌的过程。我们
通过形态学、症状学、病理学等不同指标分别评价氢盐水对大鼠脑缺血再灌注损伤的
治疗保护机制。本实验从两方面探讨氢盐水的治疗机制:(1)在大鼠缺血再灌注后不
同时间点注射氢盐水并在不同时间点处死大鼠观察自由基造成的氧化损伤变化。(2)
在大鼠缺血再灌注后不同时间点注射氢盐水并在不同时间点处死大鼠观察测定线粒
体途径的凋亡酶活性及凋亡蛋白和炎症因子的变化。旨在为氢盐水以后应用在临床提
供实验依据。
第一部分氢盐水对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤的保护效应
目的:证明给大鼠注射氢盐水对其缺血再灌注具有神经保护作用,同时观察缺血
再灌注后不同时间点给药和不同时期缺血皮层的变化程度。
方法:动物随机分为 3 组:动物随机分为 3 组:假手术组;MCAO+氢盐水治疗组;
MCAO+生理盐水注射组。根据改良的Zea-Longa 线栓法制作 MCAO 再灌注损伤模型。氢
盐水在缺血再灌注损伤后不同时间点按 1ml/100g 腹腔注射,对照组(MCAO+生理盐水
注射组)注射同样剂量的生理盐水,假手术组仅进行手术操作过程而不造成缺血。氢
盐水治疗组和对照组根据临床缺血治疗时间窗再分为再灌注后 0 小时、3 小时、6 小
时三个亚组。再灌注后 12 小时、24 小时、72 小时和 7d 取材。造模后观察各组动物
的一般精神行为状态,体重变化,根据Atochin 的神经学评分方法对神经功能缺损症
状评估,测定脑组织含水量,TTC 染色,并对脑组织进行灌流切片,行 NISSL 染色,
在镜下对神经细胞进行