选择性脑灌注对深低温停循环脑组织兴奋性氨基酸含量的影响

1、    选择性脑灌注对深低温停循环脑组织兴奋性氨基酸含量的影响            作者：时间：2007-11-22 12:25:00                          &

2、#160;            作者：高国栋, 李明,龙村,田良鑫, 郑军,孙立忠【摘要】  目的观察选择性脑灌注（SCP）对深低温停循环（DHCA）兔脑组织兴奋性氨基酸（EAA）含量的影响。方法健康大耳白兔16只，随机分为2组，每组8只：对照组（DHCA组）：DHCA 60 min；实验组（SCP组）：DHCA 60 min + 经右锁骨下动脉顺行性选择性脑灌注。每组均经体外循环降温至鼻咽温18，停循环，实验组停循环期间经右锁骨下动脉SCP。DHCA 60 min,复温,

3、停机,取脑组织。氨基酸自动分析仪检测脑皮质中的谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）的含量。结果实验组脑组织Glu含量明显高于对照组 (137.3±23.6)vs (87.0±15.9)g/100 mg (P<0.01)。结论选择性脑灌注可抑制EAA的释放，可能是其脑保护机制之一。 【关键词】  选择性脑灌注；深低温停循环；兴奋性氨基酸基金项目： 国家自然科学基金资助项目Effects of Selective Cerebral Perfusion on the Contents of the  Excitatory Amino Acid in th

4、e Brain Tissue of Rabbits 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 hypoth

5、ermic circulatory arrest (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: rece

6、ived DHCA and antegrade  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 re

7、warmed and weaned from 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

8、0; 87.0±15.9 g/100 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  s

9、elective cerebral perfusion on brain protection.Key words：Selective cerebral perfusion;  Deep hypothermic circulatory arrest;Excitatory amino acid深低温停循环（DHCA）技术广泛应用于复杂先天性心脏病和大血管手术中。但中枢神经耐受缺血的能力限制了停循环的安全时限，停循环超过45min60 min后神经系统并发症发生率显著上升1。近年来，在临床上DHCA中采用选择性顺行性脑灌注（SCP）进行脑保护，取得了较好的效果2-3。但SCP脑保护的机制

10、仍不十分清楚。本实验采用兔深低温停循环模型，观察经右锁骨下动脉SCP对深低温停循环兔脑组织氨基酸含量变化的影响，探讨其可能的脑保护机制，为该技术在临床应用提供客观的实验依据。1材料与方法 1.1实验对象及分组成年健康大耳白兔16只，雌雄不拘，体重2.3 kg2.8 kg（北京科宇动物养殖中心提供）。动物饲养与实验均符合我国卫生部医学实验动物管理实施细则（1998）的要求。按照完全随机原则，将动物分为2组，每组8只。对照组：DHCA 60 min；实验组：DHCA 60 min，DHCA期间经右锁骨下动脉持续脑灌注。 1.2主要仪器与试剂Stockert型双头滚压泵；BP20

11、0婴儿呼吸机；多导生理监护仪；L-8500氨基酸自动分析仪；特制动物实验膜肺（西安西京医疗用品有限公司提供）。1.3体外循环（Extracorporeal circulation，ECC）准备预充新鲜兔全血50 ml，血定安2030 ml，5碳酸氢钠5 ml，10MgSO4 0.3 ml/kg。16G主动脉插管，右房插管内径4 mm，右房重力引流落差40 cm。预期稀释后血球压积为2025。转流过程中根据液平面可适当补充血定安5 ml10 ml。1.4ECC动物模型的建立动物术前12 h禁食，不禁水。清醒状态下称重，建立耳缘静脉通路。25乌拉坦静脉麻醉。麻醉成功后，气管切开插管，接呼吸机控制呼

12、吸，呼吸机条件根据血气结果调整。右股动脉插管检测平均动脉压（MAP）。耳静脉注入肝素400 IU/kg肝素化，术中可根据ACT适当补充。胸骨正中切口暴露心脏，对照组升主动脉插灌注管，实验组分离右锁骨下动脉行动脉插管，两组均经右心耳插房管，建立CPB。并行降温至鼻咽温30，心包腔置冰屑局部低温心肌保护，继续降温至鼻咽温18时停循环。实验组停循环后阻断无名动脉，左锁骨下动脉和左颈总动脉，经右锁骨下动脉持续脑灌注，流量10 ml/（min·kg）。停循环60 min之后恢复循环，同时加入10MgSO4 0.3 ml/kg，甲基强的松龙15 mg/kg，甘露醇1.5 g，速尿2 mg。10

13、min后缓慢复温，复温时间大于1h。复温至鼻咽温36，肛温36，维持30 min，停机，处死动物。在最短时间内完整取出兔脑，取左侧脑组织，放入液氮中保存，统一测定。1.5脑组织EAA含量的测定取左侧皮层脑组织100 mg，用4磺基水杨酸1 ml在冰水环境下制成匀浆。在4超速离心机上以15 000 r/min离心15 min，取上清液置于-30冰箱保存。送中国医学科学院药物研究所在日立L-8500型氨基酸自动分析仪上检测EAA含量。1.6统计分析使用SPSS 10.0 for windows软件进行统计分析，实验数据用均数±标准差（±）表示，两组之间均数比较采用t检验，P0.

14、05为有显著性差异。2结果2.1两组动物大脑皮质组织中谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）含量变化，见表1。表1SCP对DHCA兔大脑皮质组织EAA含量的影响（略）注：与对照组比较，#P0.012.2实验组脑皮质组织Glu含量显著较高，同对照组比较P0.01，实验组Asp同对照组比较无统计学意义，P0.05。3讨论Glu和Asp是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质，又称兴奋性氨基酸，正常时参与脑的学习记忆及其他多种功能。大量研究表明，Glu 也是一种神经毒性递质，是脑缺血缺氧损伤的中心环节。脑缺血缺氧后，氧和能量供应不足,能量生成减少，导致神经元和神经胶质细胞去极化。突触前膜电压依赖性Ca2

15、+ 离子通道开放，Glu 释放到突触间隙,另外，突触前膜由于能量缺乏，对Glu 的重摄取受到抑制，甚至运输方向发生逆转。大量Glu在细胞外异常积聚，产生兴奋毒性作用。细胞外EAA部分随血液丢失。EAA造成的神经细胞毒性作用主要有两个过程：一是以Na+、Cl-、H2O的内流，细胞水肿为特征的急性损伤过程；二是通过激活EAA受体，直接或间接启动Ca2+通道，Ca2+大量内流，Na+ Ca2+交换减弱，以及IP3使细胞贮存Ca2+释放增加，细胞内Ca2+超载造成迟发性神经元细胞变性坏死的迟发性损伤过程4-5。多项研究证明，深低温停循环中，顺行性脑灌注具有较好的脑保护作用，优于逆行性脑灌注2-3,6-

16、7。本实验研究发现，实验组脑皮质组织Glu含量较对照组显著增高，同对照组比较有统计学意义（P0.01）。提示DHCA中Glu释放    增加和/或重摄取受阻，细胞间液、血液中Glu堆积，血液中Glu大部分丢失，而总的Glu合成不变甚至下降，故脑组织Glu含量相应减少；而实验组细胞外液Glu异常聚积减少，血液丢失减少，故脑组织含量较对照组明显增高。以上结果提示EAA参与DHCA脑损伤机制，选择性脑灌注能通过减少EAA释放达到脑保护作用。Asp含量实验组同对照组比较有所升高，但无统计学意义。前期实验中研究发现8，Glu主要在恢复循环早期升高，而Asp浓度则主

17、要在恢复循环60 min出现升高。由于Asp释放晚，实验结束时，Asp释放尚未达高峰，血液丢失较少，从而导致各组含量变化不显著。总之，本研究资料显示，SCP能通过减少EAA的释放起到脑保护作用。抑制EAA的释放可能是SCP神经保护作用的机制之一。【参考文献】  1Kirklin JW, Barrat-Boyes BG. Hypothermic circulatory arrest and cardiopulmonary bypass M. Cardiac surgery, New York: Churchill livingstone Inc, 1993，66-73.2Immer F

18、F，Lippeck C，Barmettler H，et al. Improvement of quality of life after 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孙立忠，刘永民，杨天宇，等. 右锁骨下动脉插管体外循环技术的临床应用J. 中华胸心血管外科杂志，2000，16（2）：68-70.4Baumgartner WA，Walinsky PL，Salazar JD，et alAssessing the impact of cerebral injury after cardiac surgery：will determining the m