大鼠腦干急性缺血與再灌注的形態學研究

摘 要 目的：觀察急性腦干缺血與再灌注模型大鼠腦干的形態結構改變。方法：建立大鼠急性腦干缺血模型4小時后再通，不同時間取病變腦干進行光鏡及透射電鏡觀察。結果：光鏡下缺血４小時和再灌注組可見部分神經元胞質淡染，呈輕度水腫改變。電鏡下缺血1小時可見神經元核周質內線粒體輕度腫脹，髓鞘板層局部分離現象，軸突內出現局灶空化；4小時可見個別神經元細胞凋亡，毛細血管內皮細胞向腔內形成較多微突起；再灌注后0.5小時和再灌注后1小時神經元核基質空化，局灶性髓鞘分離和軸突空化以及神經元凋亡，但毛細血管內皮細胞的微突減少。結論：超微結構改變隨腦干缺血時間增加越明顯，特別是線粒體改變更突出，說明能量代謝障礙對腦干缺血時超微結構的改變起到了至關重要的作用；腦干缺血和缺血再灌注后都存在神經元凋亡。

關鍵詞 腦干 缺血 再灌注 超微結構

腦干急性缺血及缺血后再灌注對機體有明顯的損傷，因此，通過動物模型研究腦干缺血及再灌注損傷，對臨床腦干缺血患者的治療具有指導意義。我們采用大鼠可逆性腦干缺血模型對缺血后各時段和再灌注后腦干組織的形態學改變進行了光鏡和透射電鏡觀察。

資料與方法

動物及分組：選用健康成年Wistar大鼠（白求恩醫科大學動物實驗中心提供）42只，雌雄不限，體重230～280g。隨機分為7組，即模型組1、2、3、4和對照組以及后0.5小時、1小時，每組6只大鼠。模型各組分別為椎動脈夾閉0.5小時、1小時、2.5小時、4小時。

方法：各組動物采用20%烏拉坦（6～7ml/kg）腹腔內注射，麻醉后動物取仰臥位固定于手術臺上，手術暴露左側椎動脈。然后，模型各組用銀夾夾閉椎動脈，對照組則不用。模型各組再灌注組分別在設定時限內快速斷頭處死，并迅速取病變腦干，固定于10%福爾馬林液中，用于常規 HE切片，光鏡觀察；另取病變腦干切制成1mm³，立即固定于2.5%戊二醛液中，常規電鏡技術制作包埋，LKV-Ⅴ型超薄切片機切片，JEM-1200EX透射電鏡觀察。

結 果

光鏡檢查結果：與正常對照組相比，模型組0.5小時、1小時和2.5小時未見明顯的組織結構改變；缺血４小時、再灌注后0.5小時和1小時僅見部分神經元胞質淡染，呈輕度水腫改變。

電鏡檢查結果：與正常對照組相比，模型組0.5小時未見明顯的超微結構改變。模型組1小時可見神經元核周質內線粒體輕度腫脹，嵴變短、變少，髓鞘板層結構清晰，但出現局部分離現象，軸突內出現局灶空化。模型組2.5小時神經元核膜局部輕度凹陷；核周質內粗面內質網輕度擴張，線粒體較少且嵴短少，甚至缺失，軸突空化和髓鞘分離現象較1小時多見；毛細血管內皮細胞核染色質濃聚趨邊，胞質內線粒體腫脹，呈空泡狀，基膜較完整。模型組4小時可見個別神經元核基質致密狀，染色質濃縮，核周質基質致密，呈細胞凋亡表現；其余改變較2.5小時明顯；毛細血管內皮細胞核形不規則，染色質濃密趨邊，核仁明顯，胞質向腔內形成較多微突起，基膜連續。再灌注后0.5小時和再灌注后1小時神經元核基質有空化現象，核周質線粒體較少，可見凋亡細胞及局灶性髓鞘分離和軸突空化現象；毛細血管內皮細胞核不規則，胞質向腔內形成少量微突起，基膜厚薄不一，但仍連續存在。

討 論

腦干出血約占全部腦出血的10%，其中橋腦出血最多，中腦出血比較少見，延髓出血罕見。腦干出血與幕上腦出血相同，高血壓、動脈硬化是主要原因。小動脈發生脂質透明變性，微動脈瘤形成，病變程度與高血壓病程及年齡成正比。

腦組織缺血缺氧導致組織能量代謝障礙，致使細胞內外離子紊亂，特別是細胞內鈣離子超載，觸發了神經元細胞內的一系列有害反應；細胞結構破壞，使細胞膜、核膜連續性破壞，微絲、微管解聚，其中以線粒體和神經元突觸膜的破壞最明顯。核染色質濃縮、聚集、周邊化，核周質內線粒體腫脹，嵴排列不規則，神經氈中髓鞘發生分層狀改變，星形膠質細胞腫脹壓迫毛細血管導致毛細血管變形。

我們采用的大鼠腦干缺血模型是一種創傷小、易再通、可控性強的模型。腦干缺血４小時光鏡下可見部分神經元胞質淡染，呈輕度水腫改變；電鏡下缺血1小時可見神經元核周質內線粒體輕度腫脹，嵴變短變少，髓鞘板層結構清晰，但出現局部分離現象，軸突內出現局灶空化。缺血2.5小時神經元核膜局部輕度凹陷；核周質內粗面內質網輕度擴張，線粒體較少且嵴短少，甚至缺失，軸突空化和髓鞘分離現象較1小時多見；開始出現毛細血管內皮細胞核染色質濃聚趨邊，胞質內線粒體腫脹，呈空泡狀。缺血4小時可見個別神經元核基質致密狀，染色質濃縮，核周質基質致密，呈細胞凋亡表現；毛細血管改變加重，內皮細胞核形不規則，染色質濃密趨邊，胞質向腔內形成較多微突起。以上改變隨腦干缺血時間增加超微結構改變越明顯，特別是線粒體改變更突出，說明能量代謝障礙對超微結構的改變起到了至關重要的作用。再灌注后0.5小時和再灌注后1小時神經元核基質空化，核周質線粒體較少，局灶性髓鞘分離和軸突空化以及神經元凋亡和毛細血管內皮細胞的改變，說明腦干缺血再灌注初期對缺血腦干有一定的損傷。

目前認為，腦缺血神經元發生凋亡可能與自由基、一氧化氮、興奮性毒性和鈣超載等因素有關。腦缺血及再灌注后缺血腦組織的一氧化氮含量明顯升高，可達基線水平的100倍。細胞液鈣離子的濃度升高被認為是凋亡的始動因素，它可導致一系列的相應變化，主要是與凋亡改變有關的各種酶的激活，使細胞塌陷、變形、突出小泡和芽變形成，以及引起DNA裂解。并且在局限性腦缺血模型上，均發現c-jun，c-fos，jun-b等IEGs（immediate early genes）的表達。但缺血后不同基因對細胞凋亡影響的確切機制尚不清楚，加強對細胞凋亡分子機制的研究，會給腦損傷的治療帶來新的啟示和途徑。