大鼠脑干急性缺血与再灌注的形态学研究
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摘 要 目的：观察急性脑干缺血与再灌注模型大鼠脑干的形态结构改变。方法：建立大鼠急性脑干缺血模型4小时后再通，不同时间取病变脑干进行光镜及透射电镜观察。结果：光镜下缺血４小时和再灌注组可见部分神经元胞质淡染，呈轻度水肿改变。电镜下缺血1小时可见神经元核周质内线粒体轻度肿胀，髓鞘板层局部分离现象，轴突内出现局灶空化；4小时可见个别神经元细胞凋亡，毛细血管内皮细胞向腔内形成较多微突起；再灌注后0.5小时和再灌注后1小时神经元核基质空化，局灶性髓鞘分离和轴突空化以及神经元凋亡，但毛细血管内皮细胞的微突减少。结论：超微结构改变随脑干缺血时间增加越明显，特别是线粒体改变更突出，说明能量代谢障碍对脑干缺血时超微结构的改变起到了至关重要的作用；脑干缺血和缺血再灌注后都存在神经元凋亡。
关键词 脑干 缺血 再灌注 超微结构
脑干急性缺血及缺血后再灌注对机体有明显的损伤，因此，通过动物模型研究脑干缺血及再灌注损伤，对临床脑干缺血患者的治疗具有指导意义。我们采用大鼠可逆性脑干缺血模型对缺血后各时段和再灌注后脑干组织的形态学改变进行了光镜和透射电镜观察。
资料与方法
动物及分组：选用健康成年Wistar大鼠（白求恩医科大学动物实验中心提供）42只，雌雄不限，体重230～280g。随机分为7组，即模型组1、2、3、4和对照组以及后0.5小时、1小时，每组6只大鼠。模型各组分别为椎动脉夹闭0.5小时、1小时、2.5小时、4小时。
方法：各组动物采用20%乌拉坦（6～7ml/kg）腹腔内注射，麻醉后动物取仰卧位固定于手术台上，手术暴露左侧椎动脉。然后，模型各组用银夹夹闭椎动脉，对照组则不用。模型各组再灌注组分别在设定时限内快速断头处死，并迅速取病变脑干，固定于10%福尔马林液中，用于常规 HE切片，光镜观察；另取病变脑干切制成1mm3，立即固定于2.5%戊二醛液中，常规电镜技术制作包埋，LKV-Ⅴ型超薄切片机切片，JEM-1200EX透射电镜观察。
结 果
光镜检查结果：与正常对照组相比，模型组0.5小时、1小时和2.5小时未见明显的组织结构改变；缺血４小时、再灌注后0.5小时和1小时仅见部分神经元胞质淡染，呈轻度水肿改变。
电镜检查结果：与正常对照组相比，模型组0.5小时未见明显的超微结构改变。模型组1小时可见神经元核周质内线粒体轻度肿胀，嵴变短、变少，髓鞘板层结构清晰，但出现局部分离现象，轴突内出现局灶空化。模型组2.5小时神经元核膜局部轻度凹陷；核周质内粗面内质网轻度扩张，线粒体较少且嵴短少，甚至缺失，轴突空化和髓鞘分离现象较1小时多见；毛细血管内皮细胞核染色质浓聚趋边，胞质内线粒体肿胀，呈空泡状，基膜较完整。模型组4小时可见个别神经元核基质致密状，染色质浓缩，核周质基质致密，呈细胞凋亡表现；其余改变较2.5小时明显；毛细血管内皮细胞核形不规则，染色质浓密趋边，核仁明显，胞质向腔内形成较多微突起，基膜连续。再灌注后0.5小时和再灌注后1小时神经元核基质有空化现象，核周质线粒体较少，可见凋亡细胞及局灶性髓鞘分离和轴突空化现象；毛细血管内皮细胞核不规则，胞质向腔内形成少量微突起，基膜厚薄不一，但仍连续存在。
讨 论
脑干出血约占全部脑出血的10%，其中桥脑出血最多，中脑出血比较少见，延髓出血罕见。脑干出血与幕上脑出血相同，高血压、动脉硬化是主要原因。小动脉发生脂质透明变性，微动脉瘤形成，病变程度与高血压病程及年龄成正比。
脑组织缺血缺氧导致组织能量代谢障碍，致使细胞内外离子紊乱，特别是细胞内钙离子超载，触发了神经元细胞内的一系列有害反应；细胞结构破坏，使细胞膜、核膜连续性破坏，微丝、微管解聚，其中以线粒体和神经元突触膜的破坏最明显。核染色质浓缩、聚集、周边化，核周质内线粒体肿胀，嵴排列不规则，神经毡中髓鞘发生分层状改变，星形胶质细胞肿胀压迫毛细血管导致毛细血管变形。
我们采用的大鼠脑干缺血模型是一种创伤小、易再通、可控性强的模型。脑干缺血４小时光镜下可见部分神经元胞质淡染，呈轻度水肿改变；电镜下缺血1小时可见神经元核周质内线粒体轻度肿胀，嵴变短变少，髓鞘板层结构清晰，但出现局部分离现象，轴突内出现局灶空化。缺血2.5小时神经元核膜局部轻度凹陷；核周质内粗面内质网轻度扩张，线粒体较少且嵴短少，甚至缺失，轴突空化和髓鞘分离现象较1小时多见；开始出现毛细血管内皮细胞核染色质浓聚趋边，胞质内线粒体肿胀，呈空泡状。缺血4小时可见个别神经元核基质致密状，染色质浓缩，核周质基质致密，呈细胞凋亡表现；毛细血管改变加重，内皮细胞核形不规则，染色质浓密趋边，胞质向腔内形成较多微突起。以上改变随脑干缺血时间增加超微结构改变越明显，特别是线粒体改变更突出，说明能量代谢障碍对超微结构的改变起到了至关重要的作用。再灌注后0.5小时和再灌注后1小时神经元核基质空化，核周质线粒体较少，局灶性髓鞘分离和轴突空化以及神经元凋亡和毛细血管内皮细胞的改变，说明脑干缺血再灌注初期对缺血脑干有一定的损伤。
目前认为，脑缺血神经元发生凋亡可能与自由基、一氧化氮、兴奋性毒性和钙超载等因素有关。脑缺血及再灌注后缺血脑组织的一氧化氮含量明显升高，可达基线水平的100倍。细胞液钙离子的浓度升高被认为是凋亡的始动因素，它可导致一系列的相应变化，主要是与凋亡改变有关的各种酶的激活，使细胞塌陷、变形、突出小泡和芽变形成，以及引起DNA裂解。并且在局限性脑缺血模型上，均发现c-jun，c-fos，jun-b等IEGs（immediate early genes）的表达。但缺血后不同基因对细胞凋亡影响的确切机制尚不清楚，加强对细胞凋亡分子机制的研究，会给脑损伤的治疗带来新的启示和途径。