急性局灶性脑挫裂伤大鼠损伤区域脑血流变化及意义

杨晓洪，王春莉，王洪生，王长卿

(1河北北方学院附属第一医院，河北张家口075000;2张家口市第一人民医院; 3中国人民解放军第25医院;4河北北方学院附属第三医院)

颅脑损伤后脑微循环障碍所导致的脑缺血是引起脑水肿的重要环节。但急性脑挫裂伤后脑组织微循环障碍是何类型及其在神经损伤中的作用尚不明确。2012年3～5月，我们采用Feeney's自由落体撞击法［1］建立大鼠局灶性脑挫裂伤模型，应用激光多普勒血流仪检测损伤区域脑组织血液灌注状态，同时通过电镜观察微血管内皮细胞超微结构的改变，探讨急性局灶性脑挫裂伤后脑灌注障碍的变化规律。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 实验材料 成年健康Wister大鼠81只(动物由河北北方学院动物室提供)，鼠龄2～3个月，全为雄性，体质量200～250 g。激光多普勒血流灌注成像仪(Peri Flux System 5000型，瑞典Perined AB公司生产)、电子体温检测仪、显微手术器械。

1.2 实验方法 81只大鼠随机分为A、B、C、D、E、F、G、H、I组，每组9只。各组动物实验前后均按SPF标准饲养。如果实验过程中出现实验动物死亡或出现不符合实验标准的大鼠，重新造模补齐。大鼠术前12 h前禁食，4 h前禁水。以30 mg/kg的1%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉。固定大鼠于撞击台上，纵行切开头皮，分离骨膜，右顶牙钻钻孔开窗，位置于右顶冠状缝和人字缝之间，骨窗直径5 mm，保持硬膜完整。用激光多普勒(Peri Flux System 5000型，瑞典)，光源为2 mW氯—氖激光，波长632.8 nm，探头PF403。支架固定光纤探头，将探头紧贴于预致伤脑组织皮层硬膜外，中间充分覆盖1%的琼脂液［9］，检测未致伤时局部脑血流量(rCBF)，测定10 min，Perosoft软件自动分析结果，rCBF结果以血流灌注单位(PU)表示。记录后采用Feeney's自由落体撞击法［1］以750 g·cm致伤力致伤。除B组伤口不予缝合，继续监测外，其余各组致致伤后均用9-0双针尼龙线缝合伤口。B～I组分别于致伤后30 min、2 h、6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、7 d用同前方法麻醉，拆线检测rCBF。之后立即断头处死，对照组只行开颅，不致伤，24 h后断头处死取样。在损伤灶边缘取1 mm3大的标本，投入预冷的2.5%戊二醛中固定，丙酮梯度脱水，Epon812包埋、半薄切片、定位、修块。LKB-4型超薄切片机切片，厚40～50 nm。经铅—铀染色，JEM-100CXII型投射显微镜观察。

1.3 统计学方法 采用SPSS15.0统计软件。计量资料以±s表示，致伤前后比较采用t检验，组间比较采用LSD法。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

A～I组大鼠致伤前后rCBF见表1。由表1可见，A～I组大鼠致伤前rCBF比较P均＞0.05。伤后30 min大鼠rCBF比致伤前明显降低，伤后6 h达到最低点，然后逐渐回升，致伤后1 d大鼠rCBF超过致伤前，致伤后3 d回落，致伤后7 d恢复至致伤前水平。

电镜下观察对照组可见细胞核等细胞器清晰可见，血管内膜完整光滑。伤后30 min内皮细胞出现受损迹象，线粒体肿胀，细胞内吞饮小泡增加。伤后2h线粒体呈球状，有微绒毛形成，内膜出现不连续，欠光滑。伤后6 h血管腔内形成大量绒毛。伤后12 h血管内膜由于内皮细胞水肿而成弧形或波浪形，基底膜变薄，血管腔明显狭窄。伤后1 d内皮细胞肿胀，细胞核固缩，线粒体和粗面内质网肿胀呈空泡状，内膜有断裂，管腔狭窄。伤后2 d细胞核缩小，呈长条状，血管腔呈缝隙装。伤后3 d内皮细胞核呈均质状，内膜有断裂现象，血管周围严重水肿，管腔呈裂隙状。伤后7 d血管腔狭窄，内膜粗糙，基底膜形成但结构未完全恢复。

表1 各组大鼠致伤前后rCBF比较(±s)

表1 各组大鼠致伤前后rCBF比较(±s)

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3 讨论

颅脑损伤发病率和致残致死率均较高。颅脑损伤后脑微循环障碍所导致的脑缺血是引起脑水肿的重要环节。许多研究表明，重型颅脑损伤后有超早期脑缺血的发生［2］。激光多普勒技术是激光束通过发生器探头，照射到受检物体，经过反射，检测探头的光导纤维收集放大反射回的激光传回到光电转换器和光电放大器中，记录数值完成检测。脑组织中血液的流动使反射激光束产生了频移，这个频移强弱就是反映血流量多少的参数。实验中激光束的照射半径约1 mm。有研究表明，在硬脑膜和软脑膜外测量脑皮层血流量所得到的结果接近［3］，说明可以在硬脑膜外记录皮层血流量。故本研究中脑皮层血流量均在不去除硬脑膜的条件下进行，这样可以使动物所处的状态更趋近生理水平。

大量研究指出，颅脑损伤后血流动力学改变可分为低灌注期、充血期和血管痉挛期。我们前期的动物实验研究表明［2，4］，大鼠局部脑挫伤后30 min即发生脑缺血改变，伤区出现弥漫性、散在出血灶，微静脉腔内有红细胞聚集，部分血管受压闭塞，呈现大面积的“微无血管区”。电镜提示此时微血管内皮细胞已有受损迹象。此时血脑屏障(BBB)也出现开放，至6 h达高峰。在此时相点所测得的各组大鼠rCBF显示较致伤前明显降低，检测结果与组织细胞学实验研究结论相吻合，这一时期的微循环障碍的原因可能为:①致伤区域内微血管的机械性断裂，造成血管远端断流;②血管断裂后造成的局部出血形成的血块压迫周围血管使其塌陷闭塞。上述两点也可证实“微无血管区”的形成原因［5，6］。

致伤6 h后早期水肿开始出现，但rCBF却小幅度增加，我们认为可能与部分侧支循环开放有关，但rCBF没有得到根本的改善，我们发现这种波动性的增高，可能是机体代偿功能启动的反应，到伤后1 d，微血管内皮细胞开始出现明显的肿胀，导致管腔狭窄，而此时检测的rCBF也出现降低，说明损伤的进展速度超过了代偿功能。伤后1～3 d血管内皮细胞结构变化非常明显，部分组织细胞发展为不可逆损伤，此时的rCBF也不稳定。我们认为伤后1～3 d是评价预后和治疗干预的重要时期［7，8］。伤后3～7 d组织细胞水肿高峰逐步消退，所测rCBF在低水平上恢复，电镜证实部分微血管已造成不可逆损伤。

综上所述，脑外伤后伤区脑组织rCBF呈持续性降低，机体的代偿功能虽没有根本扭转，但产生了一定作用。其机制为多种因素，微血管机械性的断裂出血，造成最早的缺血灶，脑水肿的产生和加剧，使血管内皮细胞进一步损伤，出现更严重供血障碍。所以，我们认为局灶性脑挫裂伤导致的局部脑血流量产生持久性的降低，最终仅部分血管能够恢复功能。

［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，郑文济，谭振美.急性局灶性脑挫裂伤对大鼠脑微循环影响的研究［J］.中国微循环，2007，11(2):102-104.

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