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随着医学科学技术的迅猛发展,外科手术的难度和复杂程度亦在日益增加,特别是近年来心脏手术和器官移植手术的大量开展,使缺血再灌注损伤成为围术期各科所关注的热点。
围术期脑缺血再灌注损伤一直是临床麻醉与复苏所关注的问题。大量研究已经证明脑缺血再灌注损伤是一个多因素、多机制、多环节的恶性级联过程。氧自由基的产生、细胞内钙超载、兴奋性神经递质的毒性作用、蛋白酶激活、炎症反应、线粒体功能异常、蛋白合成及基因表达的变化、细胞凋亡等都是造成缺血性脑损害的因素。据国外报道,成人体外循环下心内直视手术后第一周内,细微的神经功能异常或精神损伤发生率可高达53%,6个月后部分病人得到改善,但24%的病人仍遗留精神行为减退,其中42%病人甚至持续5年之久。防止围术期脑缺血再灌注损伤已成为急待解决的问题。
在麻醉学研究领域,已证明吸入麻醉药异氟醚、静脉麻醉药戊巴比妥钠、咪唑安定、丙泊酚等,均能对全脑或局灶性脑缺血性损伤产生保护作用。静脉麻醉药丙泊酚由于其对脑生理参数的有利影响,如:剂量相关性的脑电图抑制、脑代谢与脑血流成比例的减少、颅内压降低,已成为实施脑保护作用的麻醉药之一,而且丙泊酚在术前、术中和术后都有广泛的用途,如:各种诊断和治疗过程中的镇静、术中麻醉诱导和维持、ICU内的应用等。
丙泊酚结构上的特殊性使其对氧化应激中自由基介导的脂质过氧化、膜结构和流动性改变以及细胞内钙离子超载等一系列病理生理变化中的许多环节均有阻断作用,丙泊酚的这种抗氧化作用可能是其发挥脑保护作用重要机制之一,但是丙泊酚抗氧化作用是否存在剂量相关性,是否浓度越高,其脑保护作用越强,是一个值得深入研究的课题。
实验方法
1.海马神经细胞原代培养
取妊娠18天的SD大鼠的胎鼠,将其海马分离出来后,经机械吹打分离成单细胞悬液,接种于培养板上。3小时细胞贴壁后换入无血清培养基(DMEM/F12+2%B27)。
2.缺氧模型的建立
除对照组外,实验组分别加入相应浓度丙泊酚,作用1小时后将氯化钴加入细胞培养液中,使氯化钴终浓度为125μmol/L,放入CO2培养箱,作用4小时诱导海马神经细胞化学缺氧。
3.实验分组
采用完全随机化设计。实验分为4组:C组(对照组):单纯氯化钴组;L组(低浓度组):氯化钴+丙泊酚(5μg/ml);M组(中浓度组):氯化钴+丙泊酚(10μg/ml);H组(高浓度组):氯化钴+丙泊酚(20μg/ml)。
4.检测指标
4.1改良硫代巴比妥法测定丙泊酚预处理后缺氧海马神经细胞培养液中的丙二醛(MDA)含量,丙二醛是脂质过氧化作用的终末产物,其含量高低可反映脂质过氧化反应水平。
4.2黄嘌呤氧化酶法测定丙泊酚预处理后缺氧海马神经细胞培养液中的超氧化物歧化酶(SOD)含量,超氧化物歧化酶含量的高低间接反应机体清除自由基的能力。
4.3比色法测定丙泊酚预处理后缺氧海马神经细胞培养液中的乳酸脱氢酶(LDH)含量,乳酸脱氢酶水平反映出细胞的损伤程度。
4.4四唑盐(MTT)比色法测定丙泊酚预处理后缺氧海马神经细胞的存活率。
4.5AnnexinV-FITC测定丙泊酚预处理后缺氧海马神经细胞凋亡比例。
统计学方法
本实验采用完全随机设计,应用SPSS13.0统计软件,计量资料均以均数±标准差(-X±S)表示,采用方差分析,各组间两两比较采用S-N-K过程。以P<0.05作为差异有显著性。
实验结果
1.不同浓度丙泊酚预处理对缺氧大鼠海马神经细胞丙二醛含量的影响与对照组比较,三种浓度丙泊酚预处理组细胞培养液中丙二醛含量减少(P<0.05)。采用S-N-K过程两两比较,3种剂量组之间两两不相同(P<0.05),与低浓度组比较,中浓度组丙二醛含量减少,高浓度组丙二醛含量增加;与中浓度组比较,高浓度组丙二醛含量增加。
2.不同浓度丙泊酚预处理对缺氧大鼠海马神经细胞超氧化物歧化酶含量的影响
与对照组比较,三种浓度丙泊酚预处理组细胞培养液中超氧化物歧化酶含量增加(P<0.05)。采用S-N-K过程两两比较,3种剂量组之间两两不相同(P<0.05),与低浓度组比较,中浓度组超氧化物歧化酶含量增加,高浓度组超氧化物歧化酶含量减少;与中浓度组比较,高浓度组超氧化物歧化酶含量减少。
3.不同浓度丙泊酚预处理对缺氧大鼠海马神经细胞乳酸脱氢酶漏出的影响
与对照组比较,三种浓度丙泊酚预处理组细胞培养液中乳酸脱氢酶漏出减少(P<0.05)。采用S-N-K过程两两比较,3种剂量组之间两两不相同(P<0.05),与低浓度组比较,中浓度组、高浓度组乳酸脱氢酶漏出减少;与中浓度组比较,高浓度组乳酸脱氢酶漏出增加。
4、不同浓度丙泊酚预处理对缺氧大鼠海马神经细胞存活率的影响
与对照组比较,三种浓度丙泊酚预处理组神经细胞存活率增加(P<0.05)。采用S-N-K过程两两比较,3种剂量组之间两两不相同(P<0.05),与低浓度组比较,中浓度组、高浓度组细胞存活率增加;与中浓度组比较,高浓度组细胞存活率下降。
5、不同浓度丙泊酚预处理对缺氧大鼠海马神经细胞的凋亡比例的影响
与对照组比较,三种浓度丙泊酚预处理组神经细胞凋亡比例降低(P<0.05)。采用S-N-K过程两两比较,3种剂量组之间两两不相同(P<0.05),与低浓度组比较,中浓度组、高浓度组细胞凋亡比例降低;与中浓度组比较,高浓度组细胞凋亡比例增加。
结论
丙泊酚预处理对缺氧海马神经细胞有明显的保护作用,可以增加细胞存活率,减少乳酸脱氢酶的漏出,降低细胞的凋亡比例。该保护作用具有剂量相关性,高、中、低三种浓度的丙泊酚均有保护作用,适中浓度的保护作用最显著。