急性局灶性腦挫裂傷大鼠損傷區域腦血流變化及意義

楊曉洪，王春莉，王洪生，王長卿

(1河北北方學院附屬第一醫院，河北張家口075000;2張家口市第一人民醫院; 3中國人民解放軍第25醫院;4河北北方學院附屬第三醫院)

顱腦損傷后腦微循環障礙所導致的腦缺血是引起腦水腫的重要環節。但急性腦挫裂傷后腦組織微循環障礙是何類型及其在神經損傷中的作用尚不明確。2012年3～5月，我們采用Feeney's自由落體撞擊法［1］建立大鼠局灶性腦挫裂傷模型，應用激光多普勒血流儀檢測損傷區域腦組織血液灌注狀態，同時通過電鏡觀察微血管內皮細胞超微結構的改變，探討急性局灶性腦挫裂傷后腦灌注障礙的變化規律。現報告如下。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 成年健康Wister大鼠81只(動物由河北北方學院動物室提供)，鼠齡2～3個月，全為雄性，體質量200～250 g。激光多普勒血流灌注成像儀(Peri Flux System 5000型，瑞典Perined AB公司生產)、電子體溫檢測儀、顯微手術器械。

1.2 實驗方法 81只大鼠隨機分為A、B、C、D、E、F、G、H、I組，每組9只。各組動物實驗前后均按SPF標準飼養。如果實驗過程中出現實驗動物死亡或出現不符合實驗標準的大鼠，重新造模補齊。大鼠術前12 h前禁食，4 h前禁水。以30 mg/kg的1%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉。固定大鼠于撞擊臺上，縱行切開頭皮，分離骨膜，右頂牙鉆鉆孔開窗，位置于右頂冠狀縫和人字縫之間，骨窗直徑5 mm，保持硬膜完整。用激光多普勒(Peri Flux System 5000型，瑞典)，光源為2 mW氯—氖激光，波長632.8 nm，探頭PF403。支架固定光纖探頭，將探頭緊貼于預致傷腦組織皮層硬膜外，中間充分覆蓋1%的瓊脂液［9］，檢測未致傷時局部腦血流量(rCBF)，測定10 min，Perosoft軟件自動分析結果，rCBF結果以血流灌注單位(PU)表示。記錄后采用Feeney's自由落體撞擊法［1］以750 g·cm致傷力致傷。除B組傷口不予縫合，繼續監測外，其余各組致致傷后均用9-0雙針尼龍線縫合傷口。B～I組分別于致傷后30 min、2 h、6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、7 d用同前方法麻醉，拆線檢測rCBF。之后立即斷頭處死，對照組只行開顱，不致傷，24 h后斷頭處死取樣。在損傷灶邊緣取1 mm3大的標本，投入預冷的2.5%戊二醛中固定，丙酮梯度脫水，Epon812包埋、半薄切片、定位、修塊。LKB-4型超薄切片機切片，厚40～50 nm。經鉛—鈾染色，JEM-100CXII型投射顯微鏡觀察。

1.3 統計學方法 采用SPSS15.0統計軟件。計量資料以±s表示，致傷前后比較采用t檢驗，組間比較采用LSD法。P≤0.05為差異有統計學意義。

2 結果

A～I組大鼠致傷前后rCBF見表1。由表1可見，A～I組大鼠致傷前rCBF比較P均＞0.05。傷后30 min大鼠rCBF比致傷前明顯降低，傷后6 h達到最低點，然后逐漸回升，致傷后1 d大鼠rCBF超過致傷前，致傷后3 d回落，致傷后7 d恢復至致傷前水平。

電鏡下觀察對照組可見細胞核等細胞器清晰可見，血管內膜完整光滑。傷后30 min內皮細胞出現受損跡象，線粒體腫脹，細胞內吞飲小泡增加。傷后2h線粒體呈球狀，有微絨毛形成，內膜出現不連續，欠光滑。傷后6 h血管腔內形成大量絨毛。傷后12 h血管內膜由于內皮細胞水腫而成弧形或波浪形，基底膜變薄，血管腔明顯狹窄。傷后1 d內皮細胞腫脹，細胞核固縮，線粒體和粗面內質網腫脹呈空泡狀，內膜有斷裂，管腔狹窄。傷后2 d細胞核縮小，呈長條狀，血管腔呈縫隙裝。傷后3 d內皮細胞核呈均質狀，內膜有斷裂現象，血管周圍嚴重水腫，管腔呈裂隙狀。傷后7 d血管腔狹窄，內膜粗糙，基底膜形成但結構未完全恢復。

表1 各組大鼠致傷前后rCBF比較(±s)

表1 各組大鼠致傷前后rCBF比較(±s)

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3 討論

顱腦損傷發病率和致殘致死率均較高。顱腦損傷后腦微循環障礙所導致的腦缺血是引起腦水腫的重要環節。許多研究表明，重型顱腦損傷后有超早期腦缺血的發生［2］。激光多普勒技術是激光束通過發生器探頭，照射到受檢物體，經過反射，檢測探頭的光導纖維收集放大反射回的激光傳回到光電轉換器和光電放大器中，記錄數值完成檢測。腦組織中血液的流動使反射激光束產生了頻移，這個頻移強弱就是反映血流量多少的參數。實驗中激光束的照射半徑約1 mm。有研究表明，在硬腦膜和軟腦膜外測量腦皮層血流量所得到的結果接近［3］，說明可以在硬腦膜外記錄皮層血流量。故本研究中腦皮層血流量均在不去除硬腦膜的條件下進行，這樣可以使動物所處的狀態更趨近生理水平。

大量研究指出，顱腦損傷后血流動力學改變可分為低灌注期、充血期和血管痙攣期。我們前期的動物實驗研究表明［2，4］，大鼠局部腦挫傷后30 min即發生腦缺血改變，傷區出現彌漫性、散在出血灶，微靜脈腔內有紅細胞聚集，部分血管受壓閉塞，呈現大面積的“微無血管區”。電鏡提示此時微血管內皮細胞已有受損跡象。此時血腦屏障(BBB)也出現開放，至6 h達高峰。在此時相點所測得的各組大鼠rCBF顯示較致傷前明顯降低，檢測結果與組織細胞學實驗研究結論相吻合，這一時期的微循環障礙的原因可能為:①致傷區域內微血管的機械性斷裂，造成血管遠端斷流;②血管斷裂后造成的局部出血形成的血塊壓迫周圍血管使其塌陷閉塞。上述兩點也可證實“微無血管區”的形成原因［5，6］。

致傷6 h后早期水腫開始出現，但rCBF卻小幅度增加，我們認為可能與部分側支循環開放有關，但rCBF沒有得到根本的改善，我們發現這種波動性的增高，可能是機體代償功能啟動的反應，到傷后1 d，微血管內皮細胞開始出現明顯的腫脹，導致管腔狹窄，而此時檢測的rCBF也出現降低，說明損傷的進展速度超過了代償功能。傷后1～3 d血管內皮細胞結構變化非常明顯，部分組織細胞發展為不可逆損傷，此時的rCBF也不穩定。我們認為傷后1～3 d是評價預后和治療干預的重要時期［7，8］。傷后3～7 d組織細胞水腫高峰逐步消退，所測rCBF在低水平上恢復，電鏡證實部分微血管已造成不可逆損傷。

綜上所述，腦外傷后傷區腦組織rCBF呈持續性降低，機體的代償功能雖沒有根本扭轉，但產生了一定作用。其機制為多種因素，微血管機械性的斷裂出血，造成最早的缺血灶，腦水腫的產生和加劇，使血管內皮細胞進一步損傷，出現更嚴重供血障礙。所以，我們認為局灶性腦挫裂傷導致的局部腦血流量產生持久性的降低，最終僅部分血管能夠恢復功能。

［1］Feeney DM，Boyeson MH，Linn RT，et al.Response to cortical injury:methodology and local effects of contusions in the rat［J］.Brain Res，1981，11(2):67-77

［2］王洪生，鄭文濟，譚振美.急性局灶性腦挫裂傷對大鼠腦微循環影響的研究［J］.中國微循環，2007，11(2):102-104.

［3］張棟，李林，馬惠敏，等.大腦皮層不同溫度區微血管血流量的比較［J］.中國醫學物理學雜志，2000，17(3):156-161.

［4］王長卿，岳淑敏，陳曉峰，等.急性局灶性腦挫裂傷對大鼠血腦屏障改變的實驗研究［J］.腦與神經疾病雜志，2006，14(2):134-137.

［5］莫麗冬，黃惠玲，張學斌，等.牛磺酸對急性重型顱腦創傷大鼠腦血流的影響［J］.山東醫藥，2012，52(9):4-6.

［6］許洪升，周岱，曹麗霞.急性腦挫傷腦血流量變化的臨床研究［J］.中國急救醫學，2005，25(2):99-101.

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［9］孫莉，金濤，丁艷華，等.慢性前腦缺血致癡呆大鼠腦血流量及行為學對比研究［J］.中國老年學雜志，2009，14(33):3215-3218.