硫化氫對(duì)老齡急性腦梗死大鼠認(rèn)知功能的影響

劉志成，章以杰*，宋曉麗，夏連春，常國(guó)江，劉 濤，林 俊，田苗苗，王 彬

0 引言

急性腦梗死已成為世界上主要致死病之一，而認(rèn)知功能障礙是幸存者最常見(jiàn)的并發(fā)癥，有研究顯示，急性腦梗死后1周時(shí),認(rèn)知功能障礙的發(fā)生率為61%，6個(gè)月時(shí)仍有37%的患者遺留認(rèn)知功能障礙[1]。因此，在腦梗死早期，注重患者認(rèn)知功能的恢復(fù)，對(duì)改善患者生活質(zhì)量有著重要意義。硫化氫(H2S)是繼一氧化氮和一氧化碳之后發(fā)現(xiàn)的第三種氣體信號(hào)分子。近年來(lái)，該分子在哺乳動(dòng)物各系統(tǒng)發(fā)揮的生理和病理調(diào)節(jié)作用越來(lái)越受到人們的重視，大量研究表明血清H2S水平降低可能與腦梗死臨床病情嚴(yán)重性及腦動(dòng)脈血管病變程度相關(guān)[2-3]。但其能否改善老年急性腦梗死患者認(rèn)知功能尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。本研究通過(guò)檢測(cè)血清S-100β蛋白和NSE的表達(dá)水平，討論H2S對(duì)老齡急性腦梗死大鼠認(rèn)知功能的影響，從而為臨床治療提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料及方法 健康雄性SD大鼠(青島大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部提供)68只，月齡18～20個(gè)月，體重500～700 g，采用隨機(jī)數(shù)字表分為4組(n=17)：對(duì)照組(C組)、模型組(M組)、NaHS 組(N組)和生理鹽水組(S組)。參照文獻(xiàn)[4]采用線(xiàn)栓法致大鼠大腦中動(dòng)脈阻塞致急性腦梗死模型。N組于制作模型前25 min給予大鼠腹腔注射H2S外源性供體NaHS(14 μmol/kg)；S組于制作模型前25 min給予大鼠腹腔注射注入等量的生理鹽水；C組不行任何處理。

1.2 觀察指標(biāo) 采用Morris水迷宮進(jìn)行測(cè)試。制作模型前1 d，大鼠自由游泳2 min以適應(yīng)環(huán)境，剔除有明顯運(yùn)動(dòng)障礙的大鼠。于急性腦梗死后第1天進(jìn)行觀察，連續(xù)5 d，每天上午進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別從四個(gè)象限的池壁中點(diǎn)將大鼠面向池壁放入池中，記錄其在120 s內(nèi)尋找到平臺(tái)的時(shí)間即為逃避潛伏期，取4個(gè)象限的時(shí)間平均值及穿越平臺(tái)次數(shù)作為當(dāng)日學(xué)習(xí)記憶成績(jī)。若大鼠在120 s內(nèi)不能上臺(tái)，引導(dǎo)其登上平臺(tái)并停留30 s，此時(shí)逃避潛伏期記為120 s。最后一次獲得性訓(xùn)練結(jié)束后的第1天，將平臺(tái)撤除，將動(dòng)物由原先平臺(tái)象限面向池壁放入水中，記錄大鼠在120 s內(nèi)穿越原先平臺(tái)所在位置的次數(shù)，以此作為空間記憶的檢測(cè)指標(biāo)。大鼠在急性腦梗死前(T1)、急性腦梗死后12 h(T2)、24 h(T3)及48 h(T4)時(shí)間點(diǎn)于尾靜脈采血1 mL(無(wú)抗凝)，置室溫下待凝固后，在4 ℃，4 000 r/min離心10 min，取上清液(血清),采用ELISA法檢測(cè)血清S-100β蛋白和NSE濃度(S-100β蛋白試劑盒和NSE試劑盒均購(gòu)置于武漢伊萊瑞特公司，嚴(yán)格按使用說(shuō)明書(shū)操作進(jìn)行檢測(cè))。

2 結(jié)果

2.1 H2S對(duì)老齡急性腦梗死大鼠逃避潛伏期和穿越平臺(tái)次數(shù)的影響 見(jiàn)表1。與C組比較，M組、N組和S組大鼠急性腦梗死后逃避潛伏期延長(zhǎng)，穿越平臺(tái)次數(shù)減少(P<0.05)，與M組比較，N組急性腦梗死后逃避潛伏期縮短，穿越平臺(tái)次數(shù)增多(P<0.05)，與N組比較，S組急性腦梗死后逃避潛伏期延長(zhǎng)，穿越平臺(tái)次數(shù)減少(P<0.05)，但M組和S組逃避潛伏期和穿越平臺(tái)次數(shù)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；與第1天比較，M組、N組和S組各組第2～5天逃避潛伏期縮短(P<0.05)。

表1 四組大鼠各時(shí)點(diǎn)逃避潛伏期和穿越平臺(tái)次數(shù)的比較

2.2 H2S對(duì)老齡急性腦梗死大鼠血清S-100β及NSE濃度的影響 見(jiàn)表2。與C組比較，M組、N組和S組T2、T3、T4各點(diǎn)血清S-100β及NSE濃度明顯升高(P<0.05)，與M組比較，N組T2、T3、T4各點(diǎn)血清S-100β及NSE濃度明顯降低(P<0.05)；與N組比較，S組T2、T3、T4各點(diǎn)血清S-100β及NSE濃度明顯升高(P<0.05)；與T1比較，M組、N組和S組T2、T3、T4各點(diǎn)血清S-100β及NSE濃度升高(P<0.05)，但M組和S組各點(diǎn)血清S-100β及NSE濃度比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 各組大鼠血清S-100β及NSE濃度的變化

3 討論

隨著人口老齡化進(jìn)程的加快，腦梗死的發(fā)病率有不斷上升趨勢(shì)，有研究顯示，高達(dá)64%的腦梗死患者存在不同程度的認(rèn)知功能障礙，1/3會(huì)發(fā)展為阿爾茨海默病[5]。認(rèn)知功能障礙是腦梗死后常見(jiàn)的神經(jīng)心理學(xué)表現(xiàn)，在急性腦梗死的康復(fù)過(guò)程中，認(rèn)知功能障礙也是阻礙患者各項(xiàng)功能與日常生活活動(dòng)能力改善與提高的重要因素，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。因此，如何促進(jìn)腦梗死后認(rèn)知功能的恢復(fù)已逐漸成為目前研究的熱點(diǎn)之一，目前臨床尚無(wú)很好的治療方法，常以預(yù)防為主。

隨著研究工作的不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性H2S廣泛存在于哺乳動(dòng)物的多種組織器官中,并通過(guò)多種調(diào)節(jié)和信號(hào)傳導(dǎo)形式,在生理、病理過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。其中,內(nèi)源性H2S與神經(jīng)系統(tǒng)疾病,特別是阿爾茨海默病(AD)的關(guān)系日益受到人們的重視,有研究顯示，內(nèi)源性H2S可通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌等機(jī)制治療AD[6]。

認(rèn)知功能的診斷在動(dòng)物研究中主要采用經(jīng)典的Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)。本研究結(jié)果表明，N組較M組和S組急性腦梗死后逃避潛伏期縮短，穿越平臺(tái)次數(shù)增多，提示H2S可減輕急性腦梗死老齡大鼠認(rèn)知功能障礙；且隨著術(shù)后訓(xùn)練天數(shù)的增加，各組大鼠逃避潛伏期縮短，說(shuō)明大鼠在急性腦梗死后逐漸產(chǎn)生了學(xué)習(xí)記憶。

S-100β是一種酸性的Ca2+結(jié)合蛋白，其升高主要提示神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞受損，是目前反映腦損傷嚴(yán)重程度及預(yù)后十分特異性的指標(biāo)[7]。NSE是神經(jīng)元損傷的標(biāo)志酶，主要存在于腦神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的胞質(zhì)中。正常情況下，體液中NSE水平極低，其水平升高主要提示神經(jīng)元細(xì)胞受損，表示較嚴(yán)重的神經(jīng)損害和較大的梗死面積[8]。當(dāng)發(fā)生急性腦梗死時(shí)神經(jīng)元壞死，細(xì)胞膜的完整性遭到破壞，S-100β和NSE蛋白不與細(xì)胞內(nèi)機(jī)動(dòng)蛋白結(jié)合，故較易從細(xì)胞漿內(nèi)釋放出來(lái)，迅速進(jìn)入細(xì)胞間隙，進(jìn)而通過(guò)血腦屏障釋放入血。這為腦組織損傷后檢測(cè)血清中S-100β和NSE蛋白提供了依據(jù)[9]。本研究顯示：大鼠急性腦梗死后血清S-100β和NSE蛋白含量升高，而腹腔注射H2S外源性供體NaHS后，S-100β和NSE蛋白升高的程度被顯著抑制，提示神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞的損傷減少，腦損傷的程度減輕，表明腹腔注射H2S外源性供體NaHS后，可在一定程度上減輕大鼠急性腦梗死后腦損傷，其機(jī)制可能是由于內(nèi)源性H2S的濃度升高,從而升高了神經(jīng)元對(duì)谷氨酸鹽的反應(yīng),同時(shí)誘發(fā)星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生鈣波,激活神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的信號(hào)傳遞減輕腦損傷[10]；由于內(nèi)源性H2S的濃度升高,下丘腦-垂體-腎上腺軸的功能修復(fù)，使促腎上腺皮質(zhì)激素的反應(yīng)性升高,血清皮質(zhì)醇、脫氫表雄酮及睪酮的反應(yīng)性降低，從而減輕腦損傷[11]，但H2S是否通過(guò)其他機(jī)制減輕腦損傷還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，H2S可減輕急性腦梗死后大鼠認(rèn)知功能障礙，其機(jī)制可能與降低血清S-100β和NSE濃度有關(guān)，研究其作用機(jī)制，有助于指導(dǎo)臨床用藥，降低急性腦梗死患者認(rèn)知功能障礙的發(fā)生率，從而為H2S減輕急性腦梗死后患者認(rèn)知功能障礙提供有力的證據(jù)。

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