動(dòng)脈灌注誘導(dǎo)的選擇性腦低溫治療大面積腦梗死的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大面積腦梗死是一種高致死率和致殘率的急性腦血管病，多由于大腦中動(dòng)脈和頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞引起整個(gè)腦葉，甚至跨腦葉分布的缺血、水腫和壞死，其中最常見(jiàn)的是大腦中動(dòng)脈梗死。研究表明，惡性大腦中動(dòng)脈梗死的死亡率可達(dá)80％。因此，如何有效控制大面積腦梗死的發(fā)展，保護(hù)缺血區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞以降低致死率和致殘率是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。溶栓治療是目前治療腦梗死最有效的措施，但嚴(yán)格的時(shí)間窗(4.5h)限制了它在臨床的廣泛使用。有研究表明，去骨瓣減壓術(shù)能明顯降低大

2、面積腦梗死的致死率，但對(duì)致殘率的影響有限。在神經(jīng)保護(hù)藥物方面，全球?qū)Χ噙_(dá)千種以上的藥物進(jìn)行了研究，迄今為止亦對(duì)多達(dá)百種的藥物進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，但尚無(wú)一種藥物在臨床被證明有效。因此，許多學(xué)者呼吁要重視神經(jīng)保護(hù)的非藥物治療手段，尤其治療性低溫。
　　 “治療性低溫”的腦保護(hù)作用國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了大量的研究，是目前極少數(shù)在臨床上被證明有效的腦保護(hù)治療措施之一。全身低溫是目前主流的“治療性低溫”實(shí)施方法，但低下的降溫效率和嚴(yán)重的并發(fā)癥限制了它

3、的臨床使用，并大大減弱了它的腦保護(hù)作用。為最大限度降低全身低溫的弊病，近年來(lái)許多學(xué)者開(kāi)始探索選擇性腦低溫。選擇性腦低溫(selectivebraincooling，SBC)是指選擇性降低病變區(qū)域腦溫而不降低全身體溫的一種“治療性低溫”實(shí)施方法。因其對(duì)于中心體溫的影響較小，避免了全身低溫所引起的各種并發(fā)癥并顯著提高了降溫效率，因此引起了廣泛的關(guān)注。血管內(nèi)低溫液體灌注可以使相應(yīng)梗死區(qū)快速、均勻降溫，是目前效率最高的選擇性腦降溫方法。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

4、表明，經(jīng)頸內(nèi)動(dòng)脈的冷鹽水灌注（intracarotidcoldsalineinfusion，ICSI）對(duì)于腦梗死有顯著治療作用。一個(gè)初步的臨床研究也證實(shí)ICSI是安全可行的。但I(xiàn)CSI腦保護(hù)作用的發(fā)揮與其參數(shù)設(shè)置（降溫深度和維持時(shí)長(zhǎng)）是什么樣的關(guān)系？ICSI腦保護(hù)作用的來(lái)源是什么，它們?cè)诓煌闆r下腦保護(hù)作用發(fā)揮中各自所占的比例有多大？ICSI的最大缺陷是紅細(xì)胞壓積(hematocrit，Hct)降低和維持時(shí)間太短，如何克服這些缺陷？為了

5、解決這些問(wèn)題，我們進(jìn)行了如下研究:
　　 為了選擇一個(gè)合適的動(dòng)物模型，我們?cè)诙磕X電圖監(jiān)護(hù)下，比較了新西蘭兔和Sprague-Dawley(SD)大鼠大腦中動(dòng)脈栓塞(middlecerebralarteryocclusion，MCAO)模型的變異度，并得出了梗死體積的變異系數(shù)，最終選擇了大鼠作為本研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。然后，我們?cè)诖笫笊砩舷到y(tǒng)的研究了不同參數(shù)ICSI的安全性和可行性，比較了ICSI與其他臨床常用低溫方式的腦保護(hù)作用，初

6、步觀察了ICSI中低溫和血管沖洗在腦保護(hù)作用發(fā)揮中的權(quán)重。最后，為了克服ICSI對(duì)于Hct的顯著影響以及維持時(shí)間短的缺點(diǎn)，我們研究了“間斷灌注”模式，這是一種不同于傳統(tǒng)持續(xù)灌注的新模式，有助于一定程度克服ICSI的缺陷。
　　 第一章:局灶性腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ脱芯?br>　　 選擇合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是好的實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。兔腦的質(zhì)量占體重的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大鼠與人，比較適合ICSI的研究。兔子局灶性暫時(shí)性缺血模型目前很少見(jiàn)，本實(shí)驗(yàn)旨在觀察

7、兔暫時(shí)性MCAO模型的變異度是否在可接受的范圍，并與相應(yīng)大鼠模型進(jìn)行比較。首先，我們使用定量腦電圖(quantitativeelectroencephalograph，qEEG)全程監(jiān)測(cè)兔的腦缺血過(guò)程，篩選對(duì)于腦損傷敏感的qEEG指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，術(shù)后48h腦梗死體積與振幅整合腦電圖（amplitude-integratedelectroencephalography,aEEG）帶寬、上界、下界和絕對(duì)波段功率β(absolutebandp

8、owerβ，ABP-β)的降幅呈正相關(guān);腦水腫體積與aEEG帶寬、上界和下界降幅呈正相關(guān);24、48h的神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分與各指標(biāo)的相關(guān)性均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。術(shù)后48h的梗死體積與相關(guān)qEEG指標(biāo)的回歸分析發(fā)現(xiàn)，aEEG下界降幅(x)與梗死體積(y)的方程為y=-10.514+43.345x(F=16.602;P=0.001;R2=0.510)，具有較好的擬合優(yōu)度。腦水腫體積(y)僅與aEEG帶寬降幅(x)的回歸方程有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，方程為y=-1

9、.943+18.563x(F=9.191;P=0.010;R2=0.434)。接著，我們運(yùn)用經(jīng)典的手術(shù)法復(fù)制兔MCAO模型，觀察aEEG下界降幅與梗死體積的關(guān)系，評(píng)估模型的變異度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在18只動(dòng)物中，aEEG變化呈現(xiàn)三種不同類型:完全下降、不完全下降，以及降而復(fù)升。2，3，5-triphenyltetrazoliumchloride(TTC)染色發(fā)現(xiàn)，aEEG完全下降的動(dòng)物(5/18)有較大梗死灶;不完全下降的動(dòng)物(4/18)梗死

10、灶較小;降而復(fù)升的動(dòng)物(9/18)有的沒(méi)有梗死灶，有的僅有小梗死灶。相對(duì)和絕對(duì)梗死體積的變異系數(shù)分別為75.0％和68.6％。說(shuō)明兔暫時(shí)性MCAO模型具有較大變異度。隨后，我們?cè)赼EEG全程監(jiān)護(hù)下，用線栓法復(fù)制了SD大鼠MCAO模型，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)aEEG有類似兔的改變，相對(duì)和絕對(duì)梗死體積的變異系數(shù)分別為9.5％和10.7％。因此，我們?nèi)匀贿x擇大鼠作為ICSI研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。
　　 第二章:頸內(nèi)動(dòng)脈冷鹽水灌注的使用參數(shù)研究
　　

11、 低溫的深度和維持時(shí)長(zhǎng)是其發(fā)揮腦保護(hù)作用的關(guān)鍵因素。首先，我們?cè)诮】荡笫笊砩涎芯苛薎CSI誘導(dǎo)的深度(24-26℃)、中度(28-30℃)和輕度(32-34℃)腦低溫維持1h，以及輕度腦低溫維持2h的可行性與安全性。結(jié)果顯示，輕度低溫1h灌注前后Hct無(wú)明顯差異，其他各組Hct均被顯著降低;各低溫組血糖灌注前后差異不明顯，而灌注后低溫組與控制組比較有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。大腦TTC染色顯示各組均無(wú)缺血壞死;Hematoxylinandeos

12、in(H-E)染色顯示各低溫組的腦細(xì)胞以及灌注側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞均正常。深度和中度低溫組有一定死亡率，而輕度低溫1和2h組均無(wú)死亡率。說(shuō)明ICSI誘導(dǎo)的大鼠輕度低溫維持1h是安全可行的，維持2h也不會(huì)導(dǎo)致死亡。
　　 接著，我們比較了ICSI與冰帽和全身低溫對(duì)于2-hMCAO大鼠的治療效果。運(yùn)用TTC染色觀察大腦梗死體積，干濕重法測(cè)腦含水量，評(píng)估神經(jīng)行為學(xué)缺損，酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)血清中神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuron-spec

13、ificenolase，NSE)、S100β和基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrixmetalloproteinase9，MMP9）的濃度。結(jié)果顯示，冰帽能使梗死體積減小27.4％(P＜0.05)，而全身低溫和ICSI能使梗死體積減小47.6％和61.6％(P＜0.01);ICSI組的梗死體積顯著小于冰帽組(P＜0.01)。全身低溫組和ICSI組的含水量低于模型組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);冰帽組的含水量低于模型組，但并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。三組中

14、，僅ICSI組的神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分與模型組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。血清學(xué)方面，ICSI組血清中NSE和S100β濃度低于模型組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);全身低溫組和冰帽組中各指標(biāo)與模型組比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;各低溫組的血清MMP9濃度與模型組比較均無(wú)差異。說(shuō)明ICSI對(duì)于腦梗死急性期的治療效果優(yōu)于冰帽和全身低溫，而全身低溫比冰帽有更好的療效。
　　 通過(guò)以上研究，我們得到了ICSI的安全使用范圍，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在此范圍內(nèi)I

15、CSI的腦保護(hù)作用仍然強(qiáng)于目前常用的冰帽和全身低溫。但I(xiàn)CSI發(fā)揮腦保護(hù)作用的最佳維持時(shí)長(zhǎng)還不清楚，因此我們觀察了不同低溫維持時(shí)長(zhǎng)對(duì)于2-hMCAO大鼠梗死體積的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)長(zhǎng)ICSI均能降低MCAO大鼠的梗死體積，但各組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。說(shuō)明ICSI中除了低溫外，血管沖洗的腦保護(hù)作用不容忽視。
　　 ICSI的腦保護(hù)作用主要來(lái)源于低溫和血管沖洗，為了觀察二者在ICSI腦保護(hù)作用發(fā)揮中的權(quán)重，我們將ICSI的實(shí)施設(shè)定在

16、2-hMCAO后的不同時(shí)間點(diǎn)(0、1、2h)，所觀察的指標(biāo)為腦梗死體積、腦含水量、行為學(xué)評(píng)分，以及血清學(xué)指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，再灌開(kāi)始后即刻實(shí)施灌注時(shí)，ICSI和頸動(dòng)脈內(nèi)等體溫鹽水灌注(intracarotidnormothermicsalineinfusion，INSI)對(duì)于腦梗死灶、行為學(xué)和血清S100β的影響無(wú)明顯差異，不過(guò)ICSI尚能減小腦含水量和血清NSE水平。當(dāng)再灌1h后開(kāi)始實(shí)施時(shí)，ICSI和INSI均能減小梗死灶，但I(xiàn)CSI還能

17、降低腦含水量、行為學(xué)評(píng)分和血清S100β水平，表明血液再灌后1h實(shí)施的INSI所誘導(dǎo)的血管沖洗僅貢獻(xiàn)于減小腦梗死灶。血液再灌2h后，INSI與梗死組相比沒(méi)有任何差異，而ICSI仍然被發(fā)現(xiàn)能顯著減小梗死灶，緩解行為學(xué)損傷，并降低血清S100β水平，表明血液再灌2h后，血管沖洗的腦保護(hù)作用已經(jīng)基本消失，而低溫的腦保護(hù)作用仍然存在。以上結(jié)果表明，盡管ICSI中低溫和血管沖洗的腦保護(hù)作用均會(huì)隨著開(kāi)始時(shí)間的延遲而逐漸衰減，但低溫的腦保護(hù)作用能維持

18、更長(zhǎng)的時(shí)間。
　　 第三章:頸內(nèi)動(dòng)脈冷鹽水間斷灌注模式的初步探索
　　 ICSI具有很大的腦保護(hù)潛力，但是它很難被運(yùn)用于臨床，主要原因是由于持續(xù)液體灌注導(dǎo)致的Hct降低，以及有限的治療時(shí)長(zhǎng)。為了克服ICSI的這些缺陷，我們?cè)谇捌诠ぷ鞯幕A(chǔ)上將持續(xù)灌注的模式改為間斷多次灌注，研究間斷多次ICSI在干預(yù)大鼠3-hMCAO模型時(shí)的安全性和有效性，并與持續(xù)ICSI進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然持續(xù)灌注后的Hct仍在正常范圍，但比灌注前

19、明顯降低(P＜0.05);間斷灌注后的Hct雖然也有降低，但與灌注前相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;間斷灌注顯著延長(zhǎng)了ICSI的維持時(shí)長(zhǎng)，約為持續(xù)灌注的2.7倍;H-E染色和銀染顯示，間斷ICSI對(duì)于梗死區(qū)神經(jīng)細(xì)胞以及纖維均無(wú)明顯不良影響;雖然間斷和持續(xù)ICSI對(duì)于腦梗死體積和含水量的減小無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但間斷ICSI尚能降低血清NSE和MMP9水平。以上結(jié)果表明，ICSI的間斷灌注模式是安全可行的，能有效緩解由于液體灌注導(dǎo)致的Hct降低，并延長(zhǎng)了治療

20、時(shí)間，同時(shí)它對(duì)于大鼠腦梗死有潛在的更好的腦保護(hù)作用。
　　 基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，我們運(yùn)用數(shù)學(xué)模型刻畫(huà)了間斷低溫，發(fā)現(xiàn)初始溫度固定，ICSI間斷灌注模式的間隔時(shí)間只因治療區(qū)間的不同而變化，治療區(qū)間溫度越低，間隔時(shí)長(zhǎng)越短;對(duì)于相同的初始溫度和治療區(qū)間，由初溫降到目標(biāo)溫度或由治療區(qū)間的上界降至下界所使用的液體量是恒定的，與灌注速度無(wú)關(guān);初始溫度固定，由初溫降到目標(biāo)溫度或由治療區(qū)間的上界降至下界的時(shí)間與灌注速度呈負(fù)相關(guān);灌注速度固定，由初