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1、第二军医大学 硕士学位论文 高压氧对创伤性颅脑损伤大鼠抗氧化水平的影响 姓名：张良 申请学位级别：硕士 专业：内科学 指导教师：潘晓雯;潘树义 20100501 第二军医大学硕士学位论文 于两姜 创伤性颅脑损伤( t r a u m a t i cb r a i ni n j u r y ，T B I ) 致残、致死率高，对T B I 的救治不仅 耗费大量的医疗资源，更是给家庭特别是患者带来极大痛苦。T B I 发生后，损伤局部 脑血流减低、氧弥散障碍导致损伤脑组织缺血缺氧，有氧代谢减少、无氧代谢增加， 结果是酸性产物增多、细胞能量消耗增加。能量供给不足，细胞膜转运功能失调，发 生细胞内钙离子
2、超载等细胞内水、电解质紊乱。异常的细胞内环境导致兴奋性氨基酸 及大量自由基释放。大量自由基释放对细胞膜结构损伤极大，而脑组织富含胆固醇和 不饱和脂肪酸、富含具有催化自由基生成作用的铁离子、缺乏过氧化氢酶( c a t a l a s e ， C A T ) 等自由基清除系统，所以在自由基大量生成时，脑组织细胞及线粒体膜损伤明 显，使上述病理过程加剧，脑水肿进一步加重导致二次损伤，而形成恶性循环。 所以，T B I 病理生理变化的核心问题是缺氧，自由基大量释放是脑组织严重缺氧、 线粒体功能障碍的结果，可作为T B I 严重程度及分期的评价指标；同时，大量自由基 产生损伤细胞膜结构、加重缺氧，也是
3、二次损伤产生的重要加速因素。因此，了解 T B I 发生后自由基产生的变化规律、抑制自由基生成、阻断二次损伤病理过程对于T B I 治疗具有重要临床意义。 高压氧( h y p e r b a r i co x y g e n ，H B O ) 治疗T B I 研究源于上世纪5 0 年代初，随着对 T B I 病理生理过程认识的不断深入，目前普遍研究认为，H B O 可以改善细胞水平线 粒体能量代谢状态、稳定细胞内外电解质环境，从而抑制因细胞异常内环境引发兴奋 性氨基酸、自由基释放而导致的细胞损伤，阻断脑水肿进一步进展的病理生理过程， 防止二次损伤发生。 而目前，关于H B O 如何影响组织抗
4、氧化水平的具体机制尚不明确，本实验从自 由基生物学角度入手，从分子水平认识T B I 发展过程中氧化一抗氧化的调节、变化过 程，通过比较空白对照组、脑损伤对照组及H B O 治疗组大鼠脑组织、肝组织及血清 超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d ed i s m u t a s e ，S O D ) 、丙二醛( m a l e i cd i a l d e h y d e ，M D A ) 测、 谷胱甘肽过氧化物酶( g l u t a t h i o n ep e r o x i d a s e ，G S H P x ) 的差别，寻找T B I 大鼠模型 动物抗氧化应激指标在H
5、 B O 干预下的变化规律，探讨H B O 对T B I 模型动物氧化一抗 氧化过程影响的可能机制，为临床H B O 治疗T B I 提供理论依据。 1 目的： 通过脑损伤对照组与空白对照组比较，观察T B I 大鼠不同时期氧化一抗氧化水平 变化过程；通过H B O 治疗组与脑损伤对照组比较，观察H B O 对T B I 大鼠模型动物 抗氧化能力的影响，分析可能的作用机制，为临床治疗提供基础试验支持。 2 方法： 随机、对照的动物实验，T B I 模型建立采用硬膜外侧位液压撞击( 1 a t e r a lf l u i d 第二军医大学硕士学位论文 p e r c u s s i o n ，
6、L F P ) 法，撞击压力2 6 9 7 _ + 0 0 5 a t m ，健康雄性W i s t e r 大鼠7 5 只随机分为8 组， 脑损伤对照组，l O 只，不吸氧； H B O 治疗组，1 0 只，分别于2 4 h 内、损伤 5 天、损伤1 0 天开始H B O ( 2 0 A T A ，1 0 0 ，5 0 m i n ) ，5 次，1 次日； 空白对照组，5 只。分别于当天、第5 天、第1 0 天、第1 5 天处死，取脑组织、肝组织、血清， 分别于第5 天、1 0 天、1 5 天处死取脑组织、肝组织、血清，测量上述3 种组织S O D 活 力、M D A I 耋“ 量及G S
7、H P x 酶活力。 3 结果： 3 1 脑损伤对照组血清、肝组织S O D 较空白对照组明显降低，H B O 治疗组S O D 明显 升高；脑组织H B O 治疗组S O D 降低。 3 2 H B O 治疗组血清、脑组织M D A 含量明显降低。 3 2 脑组织G S H P x 与S O D 不匹配。 4 结论： 在本研究中，我们发现脑损伤对照组血清、肝脏组织的S O D 水平较空白对照组明 显降低，而H B O 治疗组S O D 水平明显升高。这与其他学者相关研究的结论是相符的。 但H B O 治疗组脑组织S O D 水平降低了。这说明H B O 对各器官的效应不同，H B O 未能提
8、 升脑组织的抗氧化水平，以往文献中发现H B O 提高血清中S O D 的表达，从而提出H B O 通过此途径对抗脑内的缺血再灌注造成的抗氧化损伤的结论值得商榷。 本研究还发现，H B O 暴露对实验动物的肝组织、脑组织、血清中的S O D 表达都有 明显的影响，而对的G S H P x 含量变化均无明显关系。我们认为，S O D 是影响体内抗氧 化水平的限速酶，高压氧暴露直接影响S O D 的表达，从而调控超氧阴离子自由基的浓 度，进而影响下游抗氧化反应水平。 本研究中我们还发现，脑组织与肝组织中S O D 浓度相当，而脑组织中的G S H P x 浓 度低于肝组织整整1 个数量级，这样脑组
9、织中就产生了“多余的“ 过氧化氢( h y d r o g e n p e r o x i d e ，H 2 0 2 ) 。我们认为，H 2 0 2 不仅仅是有损伤作用的活性氧分子，而且还是一种信 号因子，可影响神经细胞生命活动，而S O D 起到对H 2 0 2 浓度的调节作用，高压氧能够 通过调控S O D 的表达影响神经细胞的功能。 H B O 治疗组血清、脑组织M D A 含量降低( P 0 0 1 ) ，此结果与其他临床病例研究 结果相符。创伤后的恢复过程中血清、脑组织中M D A 含量不断减少。与单纯创伤组相 比，高压氧可以加速降低M D A 的含量，考虑与高压氧上调抗氧化酶表达，
10、减轻氧化损 伤程度有关。 关键词：高压氧，创伤性颅脑损伤，超氧化物歧化酶，丙二醛，谷胱甘肽过氧化物酶 2 第二军医大学硕士学位论文 A b s t r a c t T r a u m a t i cb r a i ni n j u r y I ) r e s u l t si nh i g hr a t eo fp h y s i c a ld i s a b i l i t ya n dm o r t a l i t y T r e a t i n gT B Ip a t i e n t si sn o to n l yal a r g ec o s to fm e d i c a lr e
11、 s o u r c e s ，b u ta l s om a k ef a m i l y ， e s p e c i a l l yt h ep a t i e n t ss u f f e rg r e a tp a i n A f t e rT B I ，d a m a g er e g i o nc e r e b r a lb l o o df l o w r e d u c e da n d0 2d i f f u s i o na b i l i t yd e c l i n el e a dt oi s c h e m i aa n dh y p o x i ai ni n
12、j u r yb r a i n ，t h e n a e r o b i cm e t a b o l i s md e c r e a s e da n da n a e r o b i cm e t a b o l i s mi n c r e a s e d ，w h i c hr e s u l t i n gi n i n c r e a s e da c i dp r o d u c t i o na n dc e l l u l a re n e r g yc o n s u m p t i o n I n a d e q u a t es u p p l y i n go f
13、 e n e r g ya n dm e m b r a n et r a n s p o r td y s f u n c t i o nl e a d st oi n t r a c e l l u l a rw a t e ra n de l e c t r o l y t e d i s t u r b a n c e ，s u c ha sc a l c i u mo v e r l o a di nc e l l S u c ha b n o r m a li n t r a c e l l u l a re n v i r o n m e n t r e s u l t si n
14、r e l e a s i n go fe x c i t a t o r ya m i n oa c i d sa n dal a r g en u m b e ro ff r e er a d i c a l s ，w h i c h c a l lm a k es i g n i f i c a n td a m a g eo fb r a i nc e l la n dm i t o c h o n d r i a lm e m b r a n es t r u c t u r e S o g e n e r a t i n go ff r e er a d i c a l sm a
15、k e ss i g n i f i c a n td a m a g eo nb r a i nc e l la n dm i t o c h o n d r i a l m e m b r a n es t r u c t u r e B e c a u s eb r a i nt i s s u ei sr i c hi nc h o l e s t e r o la n du n s a t u r a t e df a t t ya c i d s ， e s p e c i a l l yi r o ni o n s ，w h i c hc a np r o m o t ef r
16、e er a d i c a l sp r o d u c t i o n A n di ti sl a c ko fc a t a l a s e s c a v e n g i n gs y s t e m ，S O t h a tt h ep a t h o l o g i c a l p r o c e s si n t e n s i f i e da n dc e r e b r a le d e m a a g g r a v a t e d ，w h i c hl e a d st os e c o n d a r yd a m a g e ，b u tav i c i o u sc i r c l e T h e r e f o r e ，h y p o x i ai st h ec o r ep r o b l e mo fp a t h o p h y s i O l o g ya f t e rT B I L a r g e l yf r e e r a d i
