急性一氧化碳中毒對大鼠腦組織形態的影響

譚清坡 田占坤 趙永芳 王迎霞 王欣 郭文杰 高三花 邊唯偉

急性一氧化碳中毒(acute carbon monoxide poisoning，ACOP)占全世界中毒性急救的第一位，也是我國發病和死亡人數最多的急性職業中毒，ACOP后能引起機體多器官的損害，其中以大腦受累最為嚴重［1］。部分一氧化碳中毒患者經數天或數周的“假愈期”后，可出現以急性癡呆為主的精神、神經癥狀，稱為遲發性腦病(delayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning，DEACMP)，導致神經功能損害。由于該病的發病機制尚未闡明，臨床治療只能對癥，無法從根本上在有效的時間窗內對DEACMP的發生進行預防并阻遏其進展。近年來一氧化碳中毒后引起的血管改變日益引起學者的關注。本研究通過觀察一氧化碳中毒后腦組織小動脈形態結構的變化，以期為闡明DEACMP的發病機制提供線索，同時也為DEACMP治療中的血管干預提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 儀器與藥品 電子透射顯微鏡;光學顯微鏡;多功能彩色圖像分析系統;HE染色試劑盒;99.9%一氧化碳氣體。

1.2 動物及分組 清潔健康雄性大鼠108只，體重200 g左右，每籠8只飼養于室溫晝夜節律光照條件下，自由進食和水。河北省實驗動物中心提供，許可證號:SCXK(冀)2008-1-002。動物隨機均衡分成對照組和染毒組，各54只。每組各設9個亞組(按時間點):6 h、1、2、3、4、7、14、21、28 d，每個亞組包括6只大鼠。

1.3 標本制備及HE染色 單次腹腔注射式染毒法建立一氧化碳中毒大鼠模型，對照組腹腔注射等量空氣［2］。動物經10%水合氯醛麻醉后，剪開胸腔，行左心室灌流，4%多聚甲醛固定。然后逐層小心剝取出腦雙側蒼白球。一側蒼白球組織切片后進行常規HE染色光鏡下觀察;另一側蒼白球組織在電鏡下觀察腦小動脈血管壁的超微結構。

1.4 小動脈硬化指數測量 使用多功能彩色圖像分析系統軟件，在高倍視野(×400倍)下觀察大鼠大腦內蒼白球區病理及形態學變化。依血管外徑，將小動脈分成30～50 μm，50～100 μm，＞100 μm 3組，分組測量血管內徑、外徑，計算出不同時間點小動脈的硬化指數(SI)［3］，SI=［1-(內徑/外徑)］×100%。

1.5 統計學分析 應用SPSS 14.1統計軟件，計量資料以±s表示，多組數據間差異用單因素方差分析統計，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CO中毒對腦組織病理及形態的影響 光鏡下可見染毒后6 h血管周圍間隙增大，腦組織出現水腫，在第7天最為嚴重;第21天可見血管內膜粗糙、突起。第28天小動脈血管壁出現不規則增厚，血管腔變窄，電鏡下對照組大鼠小動脈內膜表面光滑，平滑肌細胞呈扁平的紡錘形結構，中毒組血管內膜表面粗糙，出現不規則突起，血管壁平滑肌細胞排列紊亂，數量增多。見圖1～3。

圖1 染毒組6 h(HE×400)

圖2 染毒組28 d(HE×400)

圖3 一氧化碳急性中毒對腦內小動脈(外徑30～50 μm組)的影響(電鏡×8 000)

2.2 CO中毒對腦小動脈硬化指數的影響 對照組各個時間點SI值均無顯著差異(P＞0.05)。與對照組相比，染毒早期各組小動脈SI無明顯變化(P＞0.05);染毒后第14天，30～50 μm組及50～100 μm組小動脈SI值出現顯著增高(P＜0.05)，但 ＞100 μm組小動脈SI值與對照組相比無明顯變化(P＞0.05)。見表1。

表1 不同外徑組小動脈硬化指數(SI)比較n=6，±s

表1 不同外徑組小動脈硬化指數(SI)比較n=6，±s

注:與對照組比較，*P＜0.05

30～5050～100＞100對照組時間 血管外徑(μm)12±8 16±714±610±5 6 h16±614±710±5 1 d16±814±610±6 2 d16±614±89±4 3 d16±914±610±5 4 d17±614±910±4 7 d18±814±610±6 14 d21±5*16±5*11±5 21 d24±6*19±10*12±8 28 d25±9*20±8*

3 討論

CO中毒導致的DEACMP病目前尚無確切的發病機制，研究的熱點集中在缺血缺氧機制、再灌注損傷和自由基形成，腦血管損害和免疫等機制［4］。CO中毒后由于腦組織缺血缺氧，導致血管內皮損傷，內膜變粗糙引起血小板聚集形成微栓子，從而造成廣泛性腦損害。本研究發現，在一氧化碳中毒14 d后，腦血管外徑100 μm以下的微小動脈內膜呈現不規則突起，伴有不同程度的管壁增厚，血管管腔變狹窄;且血管外徑越小，血管壁增厚越顯著。許多腦小血管疾病，如皮質下動脈硬化性腦病和伴有皮質下梗死和白質腦病的常染色體顯性遺傳性腦動脈病等，都有腦小動脈的重構。

國外專家研究發現，SI值能靈敏的反映血管壁的變化趨勢，可作為衡量動脈硬化程度的客觀指標和心腦血管事件發生的獨立危險因素［5］。正常情況下，小動脈的硬化指數SI＜0.3，輕度硬化時SI值在0.3～0.5，重度硬化時SI值 ＞0.5［6］。朱光明等［7］在研究動脈硬化性腦梗死患者腦小動脈硬化程度時，發現外徑較小的動脈，硬化程度較高，另外腦白質區小動脈硬化程度高于灰質區。本研究通過比較不同血管外徑動脈的SI值發現，一氧化碳中毒后的腦小動脈也發生了管壁增厚的變化，且血管外徑越小，血管壁增厚越顯著，說明一氧化碳中毒后的腦動脈病變較易累及血管外徑較小的動脈，這與朱光明等［7］的研究結果相類似。

1 Raub JA，Mathieu Nolf M，Hampson NB，et al.Carbon monoxide a public health perspective.Toxicology，2000，145:1-14.

2 王蘇平，田占坤，王曉虹，等.急性一氧化碳中毒大鼠腦內小血管壁結構的變化.中風與神經疾病雜志，2012，29:343-345.

3 Miao Q，Paloneva T，Tuisku S，et al.Arterioles of the lenticular nucleus in CADASIL.Stroke，2006，37:2242-2247.

4 Park S，Choi S II.Chorea following acute carbon monoxide poisoning.Yonsei Med，2004，45:363-366.

5 Rizzoni D，Porteri E，Boari GE，et al.Prognostic significance of small-artery structure in hypertension.Circulation，2003，108:2230-2235.

6 Lammie GA，Rakshi J，Rossor MN，et al.Cerebral autosomal dominantarteriopathy with subcorticalinfarcts and leukoencephalopathy(CADASIL)-confirmation by cerebral biopsy in 2 cases.Clin Neuropathol，1995，14:201-206.

7 朱光明，張微微，李娟.腦梗死患者腦內不同節段小動脈硬化程度差異的相關性.中華老年心腦血管病雜志，2006，8:31-33.