二氧化氮與缺血性腦中風和血管性癡呆的相關性研究

武麗芳, 胥向紅, 高曉嶸, 杜劍峰

(延安大學附屬醫院 心腦病血管病區 神經內科一病區, 陜西 延安, 716000)

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二氧化氮與缺血性腦中風和血管性癡呆的相關性研究

武麗芳, 胥向紅, 高曉嶸, 杜劍峰

(延安大學附屬醫院 心腦病血管病區 神經內科一病區, 陜西 延安, 716000)

摘要:目的探討二氧化氮與缺血性腦中風和血管性癡呆的發生發展的關系。方法制作MCAO大鼠模型，并進行NO2染毒，全自動血液流變儀檢測NO2對大鼠血液流變學的影響，進行MCAO大鼠神經功能評分，檢測NO2對MCAO大鼠神經功能恢復的影響；利用Western blot法檢測大鼠大腦皮層中相關細胞因子。結果NO2短期和長期暴露影響大鼠血液的血漿黏度，染毒組高于對照組(P<0.05); NO2長期暴露影響大鼠血液紅細胞聚集指數，染毒組高于對照組(P<0.05); MCAO模型大鼠缺血再灌注3 d和5 d時，Stroke+NO2組大鼠神經功能和Stroke組比較有顯著差別(P<0.05); NO2暴露后大鼠大腦皮層的ET-1表達增加，并且隨著NO2暴露濃度的增加而增高；而eNOS、nNOS的表達量減少，并且隨著NO2暴露濃度的增加而減少。結論NO2污染與缺血性腦中風和血管性癡呆發生發展密切相關。

關鍵詞:二氧化氮; 腦中風; 血管性癡呆

室外空氣污染是普遍存在的，并且隨著人們生活方式的轉變，汽車數量的增加，其嚴重程度越來越高，它與心腦血管疾病的發病率和死亡率密切相關[1]。NO2是室外空氣污染中的主要污染物，特別在一些大城市尤其明顯[2]。二氧化氮污染主要來源于源于車尾氣的排放、石油制品及煤炭等石化燃料的燃燒過程中產生、氮肥和有機中間體等產品生產過程中產生以及金屬在冶煉時產生的廢氣中等，它是一種強氧化劑，毒性要高于一氧化氮。長期接觸二氧化氮會對機體的多個系統和器官造成毒害作用，引起的呼吸系統疾患主要有哮喘、肺氣腫、肺癌、慢性阻塞性肺病、變應性疾病等；在心腦血管系統主要發現與血栓、血管炎癥、跛行、中風等發生有關；還會引起神經功能受損[3-4]。雖然流行病學研究[5]表明，室外空氣中二氧化氮污染與缺血性腦中風和血管性癡呆的發生有一定的關聯，但是還沒有直接的證據證實，二者之間有直接的因果關系。本研究利用NO2實驗動物模型來探討NO2與缺血性腦中風和血管性癡呆發生的相關性。

1材料與方法

1.1　實驗材料

NO2氣體，純度為99.99%, 購自延安市宏豐氣體有限公司; N-(1-萘基)乙二胺鹽酸鹽、冰乙酸、對氨基苯酸、亞確酸鈉均購自上海晶純生化科技股份有限公司。

1.2　實驗大鼠NO2染毒

實驗用Wistar雄性大鼠購自南京君科生物工程有限公司，清潔級，體質量為180～220 g。血液流變學檢測實驗分為4個實驗組，每組10只大鼠，共40只，包括1個月NO2染毒組(5 mg/m3NO2)和對照組，3個月NO2染毒組(5 mg/m3NO2)和對照組。缺血中風模型實驗分為3個實驗組，每組12只大鼠，共計36只，包括假手術組、MCAO模型組和MCAO+NO2染毒組，MCAO+NO2染毒組大鼠進行MCAO手術24 h后，進行NO2染毒，染毒濃度為5 mg/m3NO2，每天6 h，染毒7 d。細胞因子檢測實驗分為4個實驗組，每組10只，共40只，包括1介對照組，其他3組分別為NO2染毒高中低劑量組(20、10、5 mg/m3NO2)，每天6 h, 染毒7 d。

1.3　血液流變學測試

收集各組大鼠全血5 mL, 利用全自動血液流變儀在37 ℃下測定不同切變率下各組大鼠的血漿和全血黏度，采用旋轉黏度儀檢測各組大鼠的紅細胞壓積。

1.4　MCAO模型大鼠神經功能評價

各組大鼠神經功能缺失評價采用Garcia JH[6]報道的方法，從大鼠麻醉清醒后開始，隔天進行1次評價，一直到實驗結束為止。

1.5　Western blot法檢測細胞因子

采用常規Western blot法檢測各組大鼠大腦組織中ET-1、eNOS、ICAM-1、PKA、PKC、p-ERK的含量。

1.6　統計學分析

數據采用SPSS 13.0進行數據分析，根據數據的特點選用不同的分析方法，并對數據進行推斷。以α=0.05 為檢驗水準，P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1　NO2對大鼠血液流變學的影響

NO2短期和長期暴露對于大鼠血液全血黏度的影響不大，僅是在30/s的切變應力下染毒組高于對照組(P<0.05); NO2短期和長期暴露對于大鼠血液的血漿黏度影響均比較大，在三個切變應力下，均是染毒組高于對照組(P<0.05); NO2長期暴露對于大鼠血液紅細胞聚集指數影響比較大，染毒組高于對照組(P<0.05); NO2短期和長期暴露對于大鼠血液紅細胞剛性均有影響，均是染毒組高于對照組(P<0.05)。見表1。

表1　NO2對大鼠血液流變學的影響

與對照組比較，*P<0.05。

2.2　NO2對MCAO模型大鼠神經功能恢復的影響

NO2能夠影響MCAO模型大鼠神經功能恢復情況。MCAO模型大鼠缺血再灌注1 d, Stroke + NO2組大鼠神經功能和Stroke組比較，2組無顯著差別；MCAO模型大鼠缺血再灌注3 d和5 d時，Stroke+NO2組大鼠神經功能和Stroke組比較，兩組有顯著差別(P<0.05); Stroke組大鼠神經功能恢復情況優于Stroke+NO2組大鼠。見表2。

表2　NO2對大鼠神經功能的影響

與Stroke組比較，*P<0.05。

2.3　不同濃度NO2暴露后對大鼠NO2暴露后大腦皮層ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的影響

NO2暴露后大鼠大腦皮層的ET-1表達增加，并且隨著NO2暴露濃度的增加而增高；而eNOS、nNOS的表達量減少，并且隨著NO2暴露濃度的增加而減少; iNOS的表達量未出現明顯變化，僅是20 mg/m3, NO2暴露組表達量高于對照組。見圖1。

圖1 不同濃度NO2暴露后對大鼠ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的影響

3討論

隨著世界人口老齡化情況越來越嚴重，缺血性腦中風和血管性癡呆的發病率也越來越高，成為老年人常見的疾病之一，并且死亡和致殘的比率較高，成為威脅老年人的身體健康和生存質量的一大殺手，對家庭和社會的醫療、經濟等方面均帶來非常大的負擔。

缺血性腦中風和血管性癡呆的病因比較復雜，與多種因素有關，如遺傳因素、吸煙、飲酒、種族、職業環境、空氣污染等，而隨著工業化進程的發展，越來越多的汽車進入到人們的生活，而因此而造成的大氣污染也成了引起這類疾病的一個得要的原因，而大氣污染中比較嚴重的一種就是NO2污染，因此了解其與缺血性腦中風和血管性癡呆發生發展的關系，對于這類疾病的預防和治療具有非常重要的意義[7-8]。本實驗中作者發現NO2暴露非常明顯的影響大鼠血漿黏度，同時也改變了大鼠血液紅細胞聚集指數和紅細胞剛性; NO2暴露對于影響MCAO模型大鼠神經功能的恢復，不利于其恢復；檢測NO2暴露后大鼠大腦皮層的細胞因子，作者發現NO2暴露后大腦皮層中ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的表達均受到了影響。這些表現與缺血性腦中風和血管性癡呆出現的表現均相類。

綜上所述，NO2污染與缺血性腦中風和血管性癡呆發生發展密切相關，為了減少其發病率和致死、致殘率，應該重視空氣污染，特別是空氣中的NO2污染。

參考文獻

[1]Olsen D B, Kohls M, Amey G. Impact of oxidation catalysts on exhaust NO2/NOXratio from lean-bum natural gas engines[J]. J Air Waste ManagAssoc, 2010, 60: 867.

[2]Takenoue Y, Kaneko TMiyamae T, et al. Influence of outdoor NO2exposure on asthma in childhood: Meta-analysis[J]. Pediatr Int, 2012, 54: 762.

[3]Faustini A, Stafoggia M, Cappai Q, et al. Short-term effects of air pollution in a cohort of patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. Epidemiology, 2012, 23: 861.

[4]Zorana J, Andersen, PhD Luise C, et al. Stroke and Long-Term Exposure to Outdoor Air Pollution From Nitrogen DioxideA Cohort Study[J]. Stroke, 2012, 43: 320.

[5]Garcia J H, Wagner S, Liu K F, et al. Neurological deficit and extent of neuronal necrosis attributable to middle cerebral artery occlusion in rats[J]. Stroke, 1995, 26(4): 627.

[6]Hongyan Li, XiaoyunXin. Nitrogen dioxide (NO2) pollution asapotential risk factor for developing vascular dementia and its synaptic mechanisms s[J]. Chemosphere, 2013, 92: 52.

[7]Takashi Yorifuji, Saori Kashima, ToshihideTsuda, et al. Long-term exposure to traffic-related air pollution and the risk of death from hemorrhagic stroke and lung cancer in Shizuoka, Japan[J]. Science of the Total Environment, 2013, 443: 397.

[8]桑楠, 云洋, 侯麗. SO2吸入對大鼠海馬組織炎性因子水平、韓穩態和即早基因表達的影響[J]. 環境科學學報, 2008, 28: 2315.

Study on the correlation between nitrogen dioxide and ischemic stroke as well as vascular dementia

WU Lifang, XU Xianghong, GAO Xiaorong, DU Jianfeng

(TheFirstWardofNeurologyDepartmentintheCardiovascularWard,AffiliatedHospitalofYan′anUniversity,Yan′an,Shaanxi, 716000)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the occurrence and development relationship between nitrogen dioxide and ischemic stroke and vascular dementia. MethodsThe rat model of MCAO rats were established and automatic blood rheometer was used to test effect of NO2on hemorheology in rats, neural function score in MCAO rats was carried out, and the effect of NO2on neural function recovery of MCAO rats was studied. The related cytokines by Western blot assay in the rat cerebral cortex was tested. ResultsNO2short term and long term exposure can affect blood plasma viscosity in rats, the exposure group was higher than that in the control group (P<0.05). NO2chronic exposure affected of red blood cell aggregation index of rats, exposure group was higher than control group (P<0.05). Ischemia reperfusion for 3 days and 5 days in MCAO models, there was significant difference in rat nerve function between Stroke + NO2group and stroke group (P<0.05). The expression of ET-1 in cerebral cortex after exposure of NO2was increased, and it increased with increasing of NO2exposure concentrations. and eNOS, nNOS expression decreased, and it decreased with increasing of NO2exposure concentration. Conclusion NO2pollution is closely related to ischemic stroke and vascular dementia.

KEYWORDS:nitrogen dioxide; stroke; vascular dementia

收稿日期:2015-03-11

中圖分類號:R 743.3

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2015)17-018-03

DOI:10.7619/jcmp.201517006