选择性脑灌注外源性丙酮酸钠在兔深低温停循环术中脑保护作用的研究

摘要

目的: 1.探讨建立心肌停跳液诱导心脏停跳的兔下半身停循环联合选择性脑灌注模型的可行性。 2.探索在深低温停循环(DHCA)期间，顺行性选择性脑灌注(ASCP)含丙酮酸钠(Pyr)的血液能否有效缓解氧化应激，改善能量代谢和抑制聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶-1（PARP-1)激活介导的神经元凋亡。 方法: 1.随机选取26只新西兰兔，平均体重3.0kg，15-20周龄。13只用于建立模型，另外13只作为供血兔。麻醉后经右锁骨下动脉和右心房插管建立体外循环(CPB)，右股动脉置动脉针监测动脉血压，从左锁骨下动脉置管至主动脉根部，在CPB降温至28℃时灌注St.Thomas心肌保护液使心脏停跳。降至肛温20℃时下半身停循环，行顺行选择性脑灌注60min。于麻醉后(T1)、降温至28℃(T2)、开放升主动脉后10min(T3)和停机后10min(T4)4个时点采集血流动力学指标和检测动脉血气，记录监测数值。 2.随机选取45只新西兰兔，平均体重3.0kg，15-20周龄。27只用于建立模型，另外18只作为供血兔。将建立模型的动物分为三组:假手术(Sham)组(n=9)、ASCP组(n=9)和Pyr组(n=9)。Sham组麻醉后开胸，不建立CPB; Pyr组在DHCA开始后将154mmol/L丙酮酸钠溶液与血液混合后行选择性脑灌注;ASCP组在DHCA开始后将154mmol/L氯化钠溶液与血液混合后行选择性脑灌注。三组动物于麻醉后(T1)、降温至28℃(T2)、开放升主动脉后10min(T3)、停机后10min(T4)和停机后120min(T5)5个时点采集血流动力学指标、检测动脉血气和采集颈静脉球部血液，记录监测数值。停机后120min安乐死动物，脑组织取材。留取的标本检测ATP含量、糖原含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、PARP-1含量、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(Caspase-3)含量、S100B蛋白含量、神经元特异性烯醇化酶(NSE)含量及光镜和电镜检测。 结果: 1.除1只动物死于主动脉破裂外，其余12只均顺利完成实验。血流动力学和血气指标总体符合体外循环的病理生理过程。 2.ASCP组ATP含量低于Sham组和Pyr组(p＜0.05)。ASCP组糖原含量低于Sham组和Pyr组(p＜0.05)。ASCP组MDA含量高于Sham组和Pyr组(p＜0.05)。ASCP组SOD活性低于Sham组和Pyr组(p＜0.05)。ASCP组Caspase3含量高于Sham组和Pyr组(p＜0.05)。ASCP组PARP-1含量高于Sham组和Pyr组(p＜0.05)。ASCP组与Pyr组在T3、T4和T5三个时点血浆S100B蛋白较组内T1时点高(P＜0.05)，ASCP组T3、T4和T5时点血浆S100B蛋白浓度显著高于同时点的Sham组和Pyr组(P＜0.05)，Pyr组T3、T4和T5时点S100B蛋白浓度高于Sham组(p＜0.05)。ASCP组与Pyr组在T3、T4和T5三个时点血浆NSE较T1时点高(p＜0.05)，ASCP组T3、T4和T5时点血浆NSE浓度高于Sham组和Pyr组(p＜0.05)，Pyr组T3、T4和T5时点血浆NSE浓度显著高于Sham组(p＜0.05)。HE染色后可以观察到Sham组中的神经元形态正常，结构完整;Pyr组中神经元形态基本正常，偶出现神经元肿胀。ASCP组中神经元细胞水肿，偶出现空泡变性。线粒体损伤评分Sham组与Pyr组线粒体评分无明显差异(P=0.452)，ASCP组线粒体损伤评分较Sham组与Pyr组高(P=0.005和P=0.031)。 结论: 1.本研究成功建立了心肌停跳液诱导心脏停跳的下半身停循环联合选择性脑灌注模型，该模型安全、稳定，可用于心、脑等器官保护及机制的研究。 2.DHCA期间选择性脑灌注含外源性Pyr的血液可能通过改善脑组织能量代谢、缓解氧化应激和抑制PARP-1激活，从而减轻神经元凋亡，发挥更为完善的脑保护作用。

目录

摘要

前言

参考文献

第一部分 改良新西兰兔下半身停循环联合选择性脑灌注模型的建立

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分 丙酮酸钠在深低温停循环术中的脑保护作用

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

综述 丙酮酸盐脑保护作用及其机制的研究进展

缩略语表

个人简历

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致谢

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