犬脑术后苏醒期呛咳与脑损伤及S100B、ICAM-1的相关性研究

发布时间：2018-04-10 00:21

本文选题：呛咳反应　切入点：脑损伤　出处：《南方医科大学》2014年硕士论文

【摘要】：背景咳嗽是人体清除呼吸道内的分泌物或异物的保护性呼吸反射动作。当病人患有神经肌肉疾病时,呼吸系统疾病也会增加,其中原因不仅只有吸气困难而且还包含排除异物咳嗽反射机制受损等因素。咳嗽的调控中枢主要在脑干,其中咳嗽的特点是巨大的胸腔内的压力产生强力的气流将有害物质逼出体外。咳嗽效应是由呼气的容量和最大的呼气气流速度决定的,简单有效的咳嗽实施包含气流的三个时期：吸气时期,气流压缩时期,呼气时期。当志愿者带上面具并且吸入200umol/L的辣椒素诱发五次咳嗽反射,其中定义第一个诱发的咳嗽为：吸气仅跟随声门关闭并同时压缩气体,接着声门开放气流快速喷出。通过测量咳嗽吸气容积和总共呼气容量得出：呼气的容量大于吸入容量的2到2.5倍。在呛咳过程中呼出空气远远大于吸入的空气。病理生理发现呛咳反应、心源性咳嗽对机体并没有防御的作用,呛咳时胸腔内压骤然增加,可引起暂时性血压升高刺激颈动脉窦使其反应过度引起晕厥。那么在围颅脑手术后苏醒期,呛咳反应是否会对病人造成继发性脑损伤呢?脑损伤S100B蛋白、脑水肿相关的ICAM-1是我们本实验判断脑损伤的主要指标；由星形胶质细胞产生的S100B蛋白可以作为轻度脑损害程度的标志物,生理浓度下S100B在中枢和外周神经系统发挥着营养作用,具有神经营养作用,促进神经的生长和修复；高浓度则具细胞毒性,抑制细胞的生长,诱导细胞凋亡,甚至诱导神经元的坏死。鼠脑卒中模型中脑损伤3小时后,细胞间粘附分子ICAM-1表达增加,并持续增高5天。为此,我们构建了犬钻颅左顶叶部分切除的颅脑手术模型,然后诱发呛咳反射的建立呛咳反射动物模型,分析呛咳反应后家犬的平均动脉压、心率、硬膜外颅内压、免疫组化S100B蛋白、ICAM-1表达差异,探讨呛咳加重颅脑术后的脑出血以及继发性脑损伤的影响。目的构建家犬脑手术后苏醒期诱发呛咳反射的动物模型,通过抽取诱发呛咳反应前后的外周静脉血,全自动电化学发光免疫分析技术检测呛咳前和呛咳后S100B蛋白的外周血浓度,观察光镜颅脑手术后呛咳反射脑组织的病理、免疫组化S100B蛋白、ICAM-1(CD54)表达强度的差异以及颅内压、心血管反应等证据,充分评估呛咳对犬脑的影响,探讨呛咳反应与颅脑手术后继发性脑损伤以及S100B和ICAM-1表达相关性,为减轻颅脑手术后呛咳反应及干预治疗提供理论和实验依据。方法选用实验中心的健康家犬作为动物研究对象,根据完全随机化原则,将30只动物分为两组,A组(n=10)接受手术后吸入辣椒素诱发呛咳、B组(n=10)接受手术后追加肌松药再吸入辣椒素、C组(n=10)接受手术后吸入雾化生理盐水：体重为10.5-15kg。三组动物术前备皮、禁食禁饮8小时,大隐静脉注射3%戊巴比妥钠30mg/kg、顺苯磺酸阿曲库铵0.1mg/kg麻醉后用大号光纤维麻醉喉镜行气管插管,纯氧机械通气维持血氧饱和度100%,股动脉穿刺测平均动脉压。常规安尔碘消毒。铺无菌单于顶部,圆刀在中线切开头皮,外侧牵开皮肤、皮下组织,自颅骨表面分离颞肌,皮瓣丝线固定于左耳。双极电凝止血后,在冠状缝与矢状缝交界左侧颅骨处用颅骨钻开一直径为1cm的骨窗,继续咬骨钳稍微扩大骨窗,前界离冠状缝0.3cm,内界离矢状缝0.3cm,十字状剪开硬脑膜,小圆刀切取顶叶脑组织0.1cm×0.1cm×0.1cm,无菌脑棉片止血、冲洗洁净后,颅骨钻孔后贴近硬脑膜将传感器置于硬膜外。硬膜外的压力可以传递到压力换能器进行测压,骨蜡封窗,观察无出血后,缝合手术切口。恢复自主呼吸时,A组经气管导管吸入含有定量雾化浓度为1000umol/L辣椒素溶液激发呛咳反应,呛咳次数≥5次后终止吸入；B组静脉追加顺苯磺酸阿曲库铵0.1mg/kg再吸入等浓度辣椒素；C组吸入雾化生理盐水。记录时间点：术前1小时(T1)、吸入雾化液瞬间(T2)、吸入雾化液后1min(T3)、吸入雾化液后5min(T4)动物心率、有创平均动脉压、颅内压等生命体征。在24h后复查头颅CT,收集数据后三组动物全部以10%KCL15-20ml经大隐静脉快速推注处死。先开颅大体观察手术创面有无出血及血肿,然后切取距离创面2cm周围脑组织,大小为1.5cm×1.5cm×1.5cm。取标本后浸泡在10%福尔马林中,并以不同组别标记的保鲜盒封存。指标检测方案：静脉血抽取时间为实验前抽取2m1,在吸入雾化液后5min,血清运用全自动电化学发光免疫分析(cobas e601)模块检测。飞利浦v24E监护仪检测血流动力学,头颅CT扫描以16层螺旋CT拍摄,脑组织标本以苏木静-尹红(hematoxylin-eosin,HE)染色法观察脑损伤病理改变。免疫组织化学SP法检测大脑皮质S100B、ICAM-1表达情况。采用OLYMPUS图像分析仪系统采集并计算阳性细胞数。计量资料比较采用One-Way ANOVA;完全随机设计等级计数资料用q检验,全部数据采用Spss13.0for windows分析软件进行统计学处理。结果：(1)临床观察及影像结果：A组有一只手术后出现寒颤、抽搐,短时间(6小时)内迅速死亡,打开切口2发现硬膜下血肿。三组动物手术后放置于饲养室内的隔离笼子中,A组2.15±0.29自然苏醒,B组动物为2.10±0.15h,C组为2.45±0.20h,三组苏醒的时间比较差异无显著性；监护仪采集数据统计：A组T2时平均动脉压153.18±8.12mmhg,心率131.90±1.30次／分；B组T2的平均动脉压145.20±6.50mmhg、心率120.81±3.30次／分；C组123.16±4.26mmhg、心率118.60±1.40次／分。T2的平均动脉压经硬膜外颅内压检测数据统计：A组为24.81±8.91mmhg、B组为13.60±2.16mmhg, C组为12.45±1.36mmhg,家犬呛咳时平均动脉压和心率A组比B、C组明显增高,颅内压检测A组比B、C组高,比较差异有统计学意义(P0.05) 影像结果： (1)16层CT(图5)A组显示局部手术创面脑组织有水肿,侧脑室有轻度扩张、B组局部创面水肿不明显,侧脑室无明显扩张。 (2)病理结果：HE染色A组大体观察发现蛛网膜下腔有出血,创面外周也可见软脑膜血管充血,创面标本神经元细胞水肿,周围出现空隙,高倍镜发现胞核破碎溶解,神经元肿胀、部分坏死消失,周围胶质细胞增生。B、C组大体神经元形态、结构清晰正常,创面标本神经元细胞也有水肿,高倍镜神经元见部分神经元肿胀、核淡染。 (2)电化学发光免疫分析“ECLIA"测得未进行实验前的所有家犬的平均水平(0.10±0.05ng/ml)、A组呛咳后5min外周血S100蛋白含量(0.54±0.31ng/ml)、B组同一时间点抽取的为含量(0.31±0.20ng/ml)、C组为(0.30±0.18ng/ml)。数据处理：采用完全随机设计资料的多个样本均数比较和样本均数间的多重比较(one-way ANOVA), S100B蛋白含量A组比B、C组明显高(分别为P=0.0044和P=0.003),B组与C组之间无显著差异(P=0.279)。 (3)免疫组织化学：光镜下三组均有S100B表达,阳性细胞呈现棕黄色,定位于神经胶质细胞膜,在A组中表达最为明显,主要在神经胶质细胞膜中以及细胞间隙可见大量的S100B颗粒,S100在B、C组顶叶皮质中也有少量表达,部分见S100B颗粒,等级资料经SNK (q检验)分析,S100B表达程度在三组之间存在差异,进一步计算A组呛咳后S100蛋白显著高于B、C组(P0.01)给予肌松药后B组吸入雾化辣椒素与C组吸入生理盐水S100蛋白表达无显著差异(P0.05) ICAM-1免疫阳性细胞呈现深黄色或者褐色,主要定位于血管内皮细胞上。A组可见血管内皮细胞和少量脑皮层脉络血管内皮。免疫染色计数如下：q检验分析,免疫组化结果A组与B、C组之间差异具有统计学意义(P0.05),A组呛咳后ICAM-1表达显著高于B、C组,B、C组ICAM-1蛋白表达无显著差异(P0.05)。 q检验分析,免疫组化结果A组与B、C组之间差异具有统计学意义(P0.05),A组呛咳后ICAM-1表达显著高于B、C组,B组与C组ICAM-1蛋白表达无显著差异(P0.05)。结论：(1)钻颅顶叶部分切除手术制作模型及吸入雾化辣椒素呛咳模型稳定性好、24小时存活率高,定量雾化吸入辣椒素液可有效控制呛咳次数,适合动态观察呛咳后的病理生理变化。 (2)苏醒期呛咳反应增加犬脑手术后血流动力学的不稳定性和增高颅内压。 (3)正常时家犬皮质中神经胶质细胞均有少量S100B免疫阳性细胞表达、在脑损伤后脑水肿区域表达S100B蛋白以及ICAM-1更加显著。损伤后S100B蛋白表达增加与损伤处ICAM-1的表达增加呈现正相关性。研究表明损伤处神经胶质细胞S100B的释放可伴随附近血管内皮粘附因子ICAM-1表达增加。 (4)在开颅手术24小时后,皮质脑组织SIOOB、ICAM-1蛋白的表达阳性细胞计数A组比B、C组更加显著,严重的呛咳反应不利于颅脑手术后的病人脑组织修复,甚至加重脑水肿、脑出血等继发性脑损伤。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R614

【参考文献】