高滲鹽水對心搏驟停后腦復蘇大鼠血腦屏障的作用研究

禹 霞，陳俊玲，張巖鵬

研究表明，隨著現代急救醫療體系的完善及心肺復蘇水平的提高，13%～59%的心搏驟停患者雖心肺復蘇成功[1]，但出院生存率仍低于10%[2]，且高達50%的幸存者由于腦缺血再灌注損傷導致不同程度學習記憶障礙、情緒改變、抑郁、昏迷等神經功能缺損癥狀，給家庭及社會帶來沉重負擔[3]。腦水腫是腦缺血再灌注損傷的主要并發癥，是腦部繼發性改變的主要類型，血腦屏障破壞是腦水腫發生的主要原因，有研究認為維護血腦屏障正常結構是改善腦水腫的重要途徑[4]。脫水降顱壓是目前改善腦水腫的常規治療手段，甘露醇、高滲鹽水、白蛋白、呋塞米等均是常用的脫水藥物，有研究顯示，高滲鹽水在起效時間、降低顱壓程度、療效維持時效等方面均優于其他藥物，且安全性高[5]。目前高滲鹽水改善腦水腫的作用機制尚不明了，其是否通過維護血腦屏障正常結構來實現治療作用的呢？基于此，我們進行了動物研究，利用血腦屏障滲漏、Western blot法觀察高滲鹽水對腦缺血再灌注損傷的影響。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1實驗動物：清潔級SD健康大鼠72只，體質量300～450 g，由新疆實驗動物研究中心提供，實驗動物許可證號SCXK(新)2011-0001。飼養環境：溫度(23±1)℃，濕度(50±1)%，晝夜12 h/12 h交替，自由攝食。

1.1.2實驗藥物：3%氯化鈉溶液(規格500 ml)和0.9%氯化鈉注射液(規格10 ml/支)均購于江西科達醫用藥品公司。

1.1.3試劑與儀器：水合氯醛；閉合蛋白(occludin)、密封蛋白-5(claudin-5)及緊密連接蛋白-1(ZO-1)、β-actin一抗和二抗購于CST公司；實時熒光定量反應試劑盒和顯色劑均購于武漢博士德有限公司；occludin、claudin-5及ZO-1和GAPDH引物購于生工生物工程有限公司；PCR儀、電泳儀等購于美國BIO-RAD公司。

1.2實驗方法

1.2.1分組與模型制備

1.2.1.1分組：采用隨機數字表法將SD大鼠均分為4組，即正常對照組(S組)、模型組(MS組)、高滲鹽水靜脈注射組(HS組)、生理鹽水靜脈注射組(NS組)。HS組與NS組給予等體積藥量注射。

1.2.1.2模型制備：大鼠于實驗環境中適應3 d，自由取食、飲水。術前12 h不禁水，術中用300 mg/kg的10%水合氯醛靜脈注射麻醉大鼠。S組僅行氣管插管及動靜脈穿刺等手術操作，但不對其窒息及心肺復蘇，以排除手術操作對實驗結果造成的偏倚；MS組、NS組和HS組均行窒息及心肺復蘇操作。心肺復蘇動物模型的制備使用改良窒息心搏驟停法[6]，窒息持續8 min后開始心肺復蘇。

1.2.2干預方法：S組和MS組大鼠均只抓取，不干預；HS組在自主循環恢復后即刻從右側股靜脈插管處輸注高滲鹽水(3%氯化鈉溶液，4 ml/kg)，8 min輸完；NS組則輸注同等劑量的0.9%氯化鈉注射液(4 ml/kg)，8 min輸完。

1.2.3檢測指標與方法：每組于缺血再灌注6和24 h麻醉處死大鼠，取損傷側腦半球進行后續檢測。

1.2.3.1血腦屏障滲漏檢測：每組每個時間點取3只大鼠，應用伊文氏藍(EB)滲出法進行血腦屏障通透性評價。再灌注后立即經尾靜脈注射2%EB(Sigma,USA)4 ml/kg，取出缺血再灌注6、24 h后大鼠腦組織拍照稱重，并將其置于400 μl甲酰胺中，10 000 r/min離心30 min后對腦組織進行EB定量。

1.2.3.2腦組織含水率測定：每組每個時間點取3只大鼠，取視交叉附近的腦組織稱濕重，100 ℃烤箱中烘烤24 h，稱干重。腦含水率(BWC)=(濕重-干重)/濕重×100%。

1.2.3.3Western blot法檢測相關蛋白表達：應用Western blot法檢測腦組織occludin、claudin-5及ZO-1蛋白表達量。每組每個時間點取3只大鼠，收集大鼠損傷側腦半球組織(100 g)，研磨后加入適量RIPA裂解液，勻漿、裂解，4 ℃下12 000 r/min離心30 min，選擇新的預冷離心管放置上清。使用BCA法定量蛋白濃度后，于-80 ℃冰箱保存。取50 g蛋白樣品，在10%十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠上電泳，轉至聚偏二氟乙烯膜，電壓100 V，轉膜50 min，5%脫脂奶粉封閉液室溫封閉轉印膜1 h；一抗孵育4 ℃過夜；二抗孵育室溫1 h，辣根過氧化物酶標記的抗體孵育，室溫輕搖1 h。TBST緩沖液洗膜10 min后，將顯色液A和B混合，加1 ml至膜上，用成像系統或化學發光儀檢測、拍照，計算目的蛋白光密度值，并與β-actin比較，計算其表達豐度。

1.2.3.4RT-PCR：每組每個時間點取3只大鼠，收集大鼠損傷側腦半球組織(100 g)，研磨后加入適量的RIPA裂解液，勻漿、裂解，4 ℃下12 000 r/min離心30 min，選擇新的預冷離心管放置上清，按逆轉錄試劑盒說明書嚴格操作獲得cDNA，進行PCR擴增，再加入occludin、claudin-5、ZO-1及GAPDH的mRNA擴增引物序列(表1)，通過變性、退火、延伸等一系列反應后，確認實時熒光定量的擴增曲線和融解曲線，依據各個擴增產物CT值，根據ΔΔCt法計算各組occludin、claudin-5、ZO-1 mRNA表達情況。

表1 高滲鹽水對心搏驟停后腦復蘇大鼠血腦屏障影響實驗的PCR擴增引物

2 結果

2.1各組大鼠腦缺血再灌注腦組織血腦屏障滲漏情況比較 腦缺血再灌注6、24 h時血腦屏障滲漏情況，MS組、HS組和NS組較S組嚴重，HS組和NS組較MS組減輕，HS組較NS組減輕(P<0.05)；且腦缺血再灌24 h時血腦屏障滲漏程度輕于6 h時(P<0.01)。見表2。

表2 各組大鼠腦缺血再灌注6、24 h后腦組織血腦屏障滲漏情況比較

2.2各組大鼠腦缺血再灌注腦組織BWC比較 腦缺血再灌注6、24 h時BWC，MS組、HS組和NS組較S組增加，HS組和NS組較MS組降低，HS組較NS組降低(P<0.05)；且腦缺血再灌注24 h時BWC降低程度大于6 h時(P<0.01)。見表3。

表3 各組大鼠腦缺血再灌注6、24 h腦組織腦含水率比較

2.3各組大鼠腦組織相關蛋白表達情況比較 與S組比較，MS組、HS組和NS組腦缺血再灌注6、24 h時腦組織occludin、ZO-1蛋白表達下調，而claudin-5蛋白表達上調(P<0.05)；與MS組比較，HS組和NS組腦組織occludin、ZO-1蛋白表達上調，claudin-5蛋白表達下調(P<0.05)；與NS組比較，HS組腦組織occludin、ZO-1蛋白表達上調，claudin-5蛋白表達下調(P<0.05)。見表4。

表4 各組大鼠腦缺血再灌注6、24 h腦組織相關蛋白表達情況比較

2.4各組大鼠腦組織mRNA表達情況比較 與S組比較，MS組、HS組和NS組腦缺血再灌注6、24 h時腦組織occludin、ZO-1 mRNA表達下調，claudin-5表達上調(P<0.05)；與MS組比較，HS組和NS組腦組織occludin、ZO-1 mRNA表達上調，claudin-5 mRNA表達下調(P<0.05)；與NS組比較，HS組腦組織occludin、ZO-1 mRNA表達上調，claudin-5 mRNA表達下調(P<0.05)。并且隨著腦缺血再灌注時間的延長，腦組織occludin、ZO-1及claudin-5 mRNA表達下調程度增加(P<0.05)。見表5。

表5 各組大鼠腦缺血再灌注6、24 h腦組織相關mRNA表達情況比較

3 討論

腦缺血再灌注損傷是心肺復蘇后常見并發癥，腦組織缺血一段時間后恢復血供反而會產生新的損傷，蛋白酶激活、鈣離子超載、自由基增多、興奮性氨基酸過度表達等均是腦組織再灌注損傷的原因，在上述原因作用下導致腦組織內皮細胞受損，微血管受破壞，影響血腦屏障功能[7-8]。有研究顯示，腦缺血再灌注損傷3 h時血漿蛋白開始出現外滲，此時血腦屏障逐漸開放，再灌注6～12 h血腦屏障通透性進一步增加，直至再灌注24 h后血腦屏障通透性達高峰[9]。本研究通過測定各組血腦屏障滲漏情況及腦組織BWC后發現再灌注24 h時大鼠血腦屏障滲漏情況、腦組織BWC較再灌注6 h時減輕或降低，與既往研究[10-11]結果一致。

高滲鹽水對于腦外傷、腦卒中、腦腫瘤等諸多原因導致腦水腫均有較好的治療結果，有研究證實其可明顯減輕急性腦水腫，降低顱高壓[5]。本研究構建心搏驟停后腦復蘇動物模型，發現MS組大鼠腦組織BWC明顯高于S組，說明心搏驟停后腦復蘇大鼠存在一定程度的腦水腫，經過高滲鹽水干預后大鼠腦組織BWC降低，明顯低于NS組，提示高滲鹽水可明顯減輕心搏驟停后腦復蘇引起的腦水腫，這一結果與國內諸多文獻[12-13]研究結果一致。

ZO-1是首個被發現的緊密連接相關蛋白，在高級動物中樞系統組織中均有表達。ZO-1表達與血腦屏障結構及功能完整性密切相關，甚至有學者認為ZO-1表達下降可視為衡量血腦屏障破壞的標志[14]。occludin是首個被完整分離的緊密連接相關性膜蛋白，在腦組織血管內皮中高表達，有學者發現當occludin表達受抑制時緊密連接蛋白出現崩解，細胞間縫隙開放，血腦屏障完整性受損[15]。claudin-5是緊密連接復合物中的跨膜蛋白，是構成血腦屏障的主要成分，是維持緊密連接選擇性滲透和細胞極化功能的主要調節因子，有學者在腦水腫模型鼠腦組織中發現claudin-5存在高表達現象[16]。在本研究中我們發現MS組大鼠ZO-1、occludin蛋白及mRNA表達下降，claudin-5蛋白及mRNA表達上調，并隨著再灌注時間的延長上述指標mRNA表達下調程度增加，說明與等滲鹽水相比，高滲鹽水可明顯改善大鼠腦水腫，且可調節ZO-1、occludin、claudin-5蛋白及mRNA表達。

綜上，高滲鹽水可明顯改善心搏驟停后腦復蘇大鼠腦水腫，作用機制可能與修復血腦屏障功能有關。