選擇性腦灌注對(duì)深低溫停循環(huán)腦組織興奮性氨基酸含量的影響資料

1、選擇性腦灌注對(duì)深低溫停循環(huán)腦組織興奮性氨基酸含量的影響    作者：高國(guó)棟, 李明,龍村,田良鑫, 鄭軍,孫立忠【摘要】  目的觀察選擇性腦灌注（SCP）對(duì)深低溫停循環(huán)（DHCA）兔腦組織興奮性氨基酸（EAA）含量的影響。方法健康大耳白兔16只，隨機(jī)分為2組，每組8只：對(duì)照組（DHCA組）：DHCA 60 min；實(shí)驗(yàn)組（SCP組）：DHCA 60 min + 經(jīng)右鎖骨下動(dòng)脈順行性選擇性腦灌注。每組均經(jīng)體外循環(huán)降溫至鼻咽溫18，停循環(huán)，實(shí)驗(yàn)組停循環(huán)期間經(jīng)右鎖骨下動(dòng)脈SCP。DHCA 60 min,復(fù)溫,停機(jī),取腦組織。氨基酸自動(dòng)分析儀檢測(cè)腦皮質(zhì)

2、中的谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）的含量。結(jié)果實(shí)驗(yàn)組腦組織Glu含量明顯高于對(duì)照組 (137.3±23.6)vs (87.0±15.9)g/100 mg (P<0.01)。結(jié)論選擇性腦灌注可抑制EAA的釋放，可能是其腦保護(hù)機(jī)制之一?！娟P(guān)鍵詞】  選擇性腦灌注；深低溫停循環(huán)；興奮性氨基酸基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目Effects of Selective Cerebral Perfusion on the Contents of the  Excitatory Amino Acid in the Brain Tissue of Rabb

3、its Induced by Deep Hypothermic Circulatory ArrestAbstract: OBJECTIVE To observe the effects of antegrade  selective cerebral perfusion(SCP) via right subclavian artery on the contents of the excitatory amino acid (EAA) in the brain tissue of rabbits induced by deep hypothermic circulatory arre

4、st (DHCA). METHODSSixteen rabbits weighting   from2.3 to 2.8 kg were randomly allocated to 2 groups, each group  consists of eight rabbits. One group  served as control: received DHCA only. The other group animals  served as experiment  group: received DHCA and antegrad

5、e  selective cerebral perfusion . Each group were placed on extracorporeal circulation（ECC） and cooled to 18.  The period of DHCA was 60 minters. While DHCA, The experiment  group received SCP via right subclavian artery. After 60 minters of DHCA, animals were rewarmed and weaned from

6、 ECC. All animals were executed at the end of experiment and brain was removed to measure the content of EAA in the brain tissue. RESULTSIn experiment group , the content of Glu increased significantly as compared with that in control group  （137.3±23.6 g/100mg vs  87.0±15.9 g/10

7、0 mg P<0.01）In experiment group there were no significantly change of Asp compared with that in control group . CONCLUSIONantegrade  selective cerebral perfusion inhibits the release of EAA during DHCA in rabbits. This could be one of the mechanisms of antegrade  selective cerebral perf

8、usion on brain protection.Key words：Selective cerebral perfusion;  Deep hypothermic circulatory arrest;Excitatory amino acid深低溫停循環(huán)（DHCA）技術(shù)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜先天性心臟病和大血管手術(shù)中。但中樞神經(jīng)耐受缺血的能力限制了停循環(huán)的安全時(shí)限，停循環(huán)超過(guò)45min60 min后神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥發(fā)生率顯著上升1。近年來(lái)，在臨床上DHCA中采用選擇性順行性腦灌注（SCP）進(jìn)行腦保護(hù)，取得了較好的效果2-3。但SCP腦保護(hù)的機(jī)制仍不十分清楚。本實(shí)驗(yàn)采用兔深低溫停循環(huán)模型，

9、觀察經(jīng)右鎖骨下動(dòng)脈SCP對(duì)深低溫停循環(huán)兔腦組織氨基酸含量變化的影響，探討其可能的腦保護(hù)機(jī)制，為該技術(shù)在臨床應(yīng)用提供客觀的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。1材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象及分組成年健康大耳白兔16只，雌雄不拘，體重2.3 kg2.8 kg（北京科宇動(dòng)物養(yǎng)殖中心提供）。動(dòng)物飼養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)均符合我國(guó)衛(wèi)生部醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理實(shí)施細(xì)則（1998）的要求。按照完全隨機(jī)原則，將動(dòng)物分為2組，每組8只。對(duì)照組：DHCA 60 min；實(shí)驗(yàn)組：DHCA 60 min，DHCA期間經(jīng)右鎖骨下動(dòng)脈持續(xù)腦灌注。1.2主要儀器與試劑Stockert型雙頭滾壓泵；BP200嬰兒呼吸機(jī)；多導(dǎo)生理監(jiān)護(hù)儀；L-8500氨基酸自動(dòng)分析儀；特制動(dòng)物

10、實(shí)驗(yàn)?zāi)し危ㄎ靼参骶┽t(yī)療用品有限公司提供）。1.3體外循環(huán)（Extracorporeal circulation，ECC）準(zhǔn)備預(yù)充新鮮兔全血50 ml，血定安2030 ml，5碳酸氫鈉5 ml，10MgSO4 0.3 ml/kg。16G主動(dòng)脈插管，右房插管內(nèi)徑4 mm，右房重力引流落差40 cm。預(yù)期稀釋后血球壓積為2025。轉(zhuǎn)流過(guò)程中根據(jù)液平面可適當(dāng)補(bǔ)充血定安5 ml10 ml。1.4ECC動(dòng)物模型的建立動(dòng)物術(shù)前12 h禁食，不禁水。清醒狀態(tài)下稱重，建立耳緣靜脈通路。25烏拉坦靜脈麻醉。麻醉成功后，氣管切開插管，接呼吸機(jī)控制呼吸，呼吸機(jī)條件根據(jù)血?dú)饨Y(jié)果調(diào)整。右股動(dòng)脈插管檢測(cè)平均動(dòng)脈壓（MAP）

11、。耳靜脈注入肝素400 IU/kg肝素化，術(shù)中可根據(jù)ACT適當(dāng)補(bǔ)充。胸骨正中切口暴露心臟，對(duì)照組升主動(dòng)脈插灌注管，實(shí)驗(yàn)組分離右鎖骨下動(dòng)脈行動(dòng)脈插管，兩組均經(jīng)右心耳插房管，建立CPB。并行降溫至鼻咽溫30，心包腔置冰屑局部低溫心肌保護(hù)，繼續(xù)降溫至鼻咽溫18時(shí)停循環(huán)。實(shí)驗(yàn)組停循環(huán)后阻斷無(wú)名動(dòng)脈，左鎖骨下動(dòng)脈和左頸總動(dòng)脈，經(jīng)右鎖骨下動(dòng)脈持續(xù)腦灌注，流量10 ml/（min·kg）。停循環(huán)60 min之后恢復(fù)循環(huán)，同時(shí)加入10MgSO4 0.3 ml/kg，甲基強(qiáng)的松龍15 mg/kg，甘露醇1.5 g，速尿2 mg。10 min后緩慢復(fù)溫，復(fù)溫時(shí)間大于1h。復(fù)溫至鼻咽溫36，肛溫36，維持

12、30 min，停機(jī)，處死動(dòng)物。在最短時(shí)間內(nèi)完整取出兔腦，取左側(cè)腦組織，放入液氮中保存，統(tǒng)一測(cè)定。1.5腦組織EAA含量的測(cè)定取左側(cè)皮層腦組織100 mg，用4磺基水楊酸1 ml在冰水環(huán)境下制成勻漿。在4超速離心機(jī)上以15 000 r/min離心15 min，取上清液置于-30冰箱保存。送中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所在日立L-8500型氨基酸自動(dòng)分析儀上檢測(cè)EAA含量。1.6統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 10.0 for windows軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±）表示，兩組之間均數(shù)比較采用t檢驗(yàn)，P0.05為有顯著性差異。2結(jié)果2.1兩組動(dòng)物大腦皮質(zhì)組織中谷氨酸（Glu

13、）和天冬氨酸（Asp）含量變化，見表1。表1SCP對(duì)DHCA兔大腦皮質(zhì)組織EAA含量的影響（略）注：與對(duì)照組比較，#P0.012.2實(shí)驗(yàn)組腦皮質(zhì)組織Glu含量顯著較高，同對(duì)照組比較P0.01，實(shí)驗(yàn)組Asp同對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P0.05。3討論Glu和Asp是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，又稱興奮性氨基酸，正常時(shí)參與腦的學(xué)習(xí)記憶及其他多種功能。大量研究表明，Glu 也是一種神經(jīng)毒性遞質(zhì)，是腦缺血缺氧損傷的中心環(huán)節(jié)。腦缺血缺氧后，氧和能量供應(yīng)不足,能量生成減少，導(dǎo)致神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞去極化。突觸前膜電壓依賴性Ca2 + 離子通道開放，Glu 釋放到突觸間隙,另外，突觸前膜由于能量缺乏

14、，對(duì)Glu 的重?cái)z取受到抑制，甚至運(yùn)輸方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)。大量Glu在細(xì)胞外異常積聚，產(chǎn)生興奮毒性作用。細(xì)胞外EAA部分隨血液丟失。EAA造成的神經(jīng)細(xì)胞毒性作用主要有兩個(gè)過(guò)程：一是以Na+、Cl-、H2O的內(nèi)流，細(xì)胞水腫為特征的急性損傷過(guò)程；二是通過(guò)激活EAA受體，直接或間接啟動(dòng)Ca2+通道，Ca2+大量?jī)?nèi)流，Na+ Ca2+交換減弱，以及IP3使細(xì)胞貯存Ca2+釋放增加，細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載造成遲發(fā)性神經(jīng)元細(xì)胞變性壞死的遲發(fā)性損傷過(guò)程4-5。多項(xiàng)研究證明，深低溫停循環(huán)中，順行性腦灌注具有較好的腦保護(hù)作用，優(yōu)于逆行性腦灌注2-3,6-7。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組腦皮質(zhì)組織Glu含量較對(duì)照組顯著增高，同對(duì)

15、照組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.01）。提示DHCA中Glu釋放增加和/或重?cái)z取受阻，細(xì)胞間液、血液中Glu堆積，血液中Glu大部分丟失，而總的Glu合成不變甚至下降，故腦組織Glu含量相應(yīng)減少；而實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞外液Glu異常聚積減少，血液丟失減少，故腦組織含量較對(duì)照組明顯增高。以上結(jié)果提示EAA參與DHCA腦損傷機(jī)制，選擇性腦灌注能通過(guò)減少EAA釋放達(dá)到腦保護(hù)作用。Asp含量實(shí)驗(yàn)組同對(duì)照組比較有所升高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。前期實(shí)驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)8，Glu主要在恢復(fù)循環(huán)早期升高，而Asp濃度則主要在恢復(fù)循環(huán)60 min出現(xiàn)升高。由于Asp釋放晚，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，Asp釋放尚未達(dá)高峰，血液丟失較少，從而導(dǎo)致各組含量

16、變化不顯著?？傊狙芯抠Y料顯示，SCP能通過(guò)減少EAA的釋放起到腦保護(hù)作用。抑制EAA的釋放可能是SCP神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制之一。【參考文獻(xiàn)】1Kirklin JW, Barrat-Boyes BG. Hypothermic circulatory arrest and cardiopulmonary bypass M. Cardiac surgery, New York: Churchill livingstone Inc, 1993，66-73.2Immer FF，Lippeck C，Barmettler H，et al. Improvement of quality of life af

17、ter surgery on the thoracic aorta: effect of antegrade cerebral perfusion and short duration of deep hypothermic circulatory arrestJ. Circulation, 2004,110(11 Suppl 1):II 250-255.3孫立忠，劉永民，楊天宇，等. 右鎖骨下動(dòng)脈插管體外循環(huán)技術(shù)的臨床應(yīng)用J. 中華胸心血管外科雜志，2000，16（2）：68-70.4Baumgartner WA，Walinsky PL，Salazar JD，et alAssessing t

18、he impact of cerebral injury after cardiac surgery：will determining the mechanism reduce this injuryJ?Ann Thorac Surg，1999，67：187l-l8735Tseng EE，Brock MV，Kwon CC，et al Increased intracerebral excitatory amino acids and nitric oxide after hypothermic circulatory arrestJ. Ann Thorac Surg，1999,67：37l-3766Ye J，Ryner LN，Kozlowski P，et al. Retrograde cerebral perfusion results in flow distribution abno