急性CO中毒后遲發(fā)性腦病大鼠模型中腦損傷與免疫炎癥因子表達(dá)的研究.pdf

1、一氧化碳(carbonmonoxide，CO)中毒是當(dāng)今發(fā)生率和死亡率最高的中毒。它見于火災(zāi)，機(jī)動(dòng)車尾氣異常泄漏和工業(yè)或家庭燃?xì)鉅t取暖、做飯及沐浴等發(fā)生的事故中，也有用CO自殺者。在CO中毒者中，3％～30％的患者中毒后經(jīng)過一段時(shí)間的“假愈期”(數(shù)日或數(shù)周)，又出現(xiàn)以癡呆、精神癥狀和錐體外系癥狀為主的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，稱為CO中毒后遲發(fā)性腦病(delayedneuropsychologicsequelae，DNS)，目前其發(fā)病機(jī)制仍未闡明。

2、 免疫系統(tǒng)的基本生理功能是對(duì)抗原物質(zhì)進(jìn)行免疫應(yīng)答，通過免疫細(xì)胞引起的免疫炎癥反應(yīng)達(dá)到清除抗原物質(zhì)的效應(yīng)。近年來關(guān)于中樞免疫特點(diǎn)的研究表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)(centralnervoussystem，CNS)并不是傳統(tǒng)所認(rèn)為的“免疫特免區(qū)”，在特定條件下，CNS的血腦屏障通透性會(huì)發(fā)生改變，允許血液中的免疫成分進(jìn)入腦中，同時(shí)CNS存在著自己的抗原呈遞細(xì)胞和免疫效應(yīng)細(xì)胞，能釋放各種免疫活性因子和發(fā)揮吞噬抗原的作用。CO中毒患者腦中急性期病理

3、改變涉及興奮性氨基酸毒性作用和氧化應(yīng)激損傷等因素[3,4]，腦組織在這些因素的作用下，極有可能發(fā)生蛋白變性等病理改變，產(chǎn)生抗原性物質(zhì)，而激發(fā)CNS的免疫炎癥反應(yīng)。同時(shí)，DNS的發(fā)病過程有一個(gè)明顯的“假愈期”，很有可能是由于CNS免疫反應(yīng)中免疫細(xì)胞的激活過程所致。 基于以上假設(shè)，本研究旨在建立符合DNS發(fā)病特點(diǎn)的DNS大鼠模型，并在此基礎(chǔ)上觀察免疫炎癥反應(yīng)中重要細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、γ-干擾素(γ-IFN)在DN

4、S大鼠腦中的表達(dá)情況，以了解免疫炎癥反應(yīng)是否參與了急性CO中毒后DNS的發(fā)病過程，進(jìn)一步探討急性CO中毒后DNS的發(fā)病機(jī)制。 我們采用急性靜態(tài)CO吸入的方法建立大鼠急性CO中毒后遲發(fā)性腦病模型；以Morris水迷宮行為學(xué)評(píng)價(jià)方法中搜索目標(biāo)的逃避潛伏期來評(píng)價(jià)大鼠的認(rèn)知記憶能力；通過組織病理學(xué)技術(shù)觀察急性CO中毒后大鼠腦皮質(zhì)及海馬神經(jīng)元的病理性改變特點(diǎn)；并采用免疫組織化學(xué)技術(shù)觀察細(xì)胞因子IL-1β、γ-IFN的表達(dá)情況。其主要結(jié)果如

5、下： (一)建立了可靠的DNS大鼠模型2000×10-6體積分?jǐn)?shù)CO氣體濃度下，前15min大鼠表現(xiàn)活躍，有輕度的興奮和躁動(dòng)，隨后的25～40min，大鼠呼吸急促，呼吸幅度明顯增大，口鼻粘膜及耳、爪、尾皮膚成櫻桃紅色。補(bǔ)加CO氣體至3000×10-6體積分?jǐn)?shù)時(shí)，大鼠出現(xiàn)躁狂，隨后四肢癱軟無力，至60min時(shí)大鼠全部昏迷，出艙后吸入空氣直至意識(shí)恢復(fù)。Morris水迷宮行為學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)CO暴露組大鼠前六天的逃避潛伏期與空氣對(duì)照組無顯著

6、差別，染毒后第7、9d逃避潛伏期顯著落后于空氣對(duì)照組。(P＜0.05與空氣對(duì)照組比較) (二)腦組織病理形態(tài)學(xué)改變HE染色標(biāo)本上，CO中毒組大鼠腦內(nèi)有廣泛的病理改變，皮質(zhì)、海馬、以及齒狀回出現(xiàn)大量的神經(jīng)元變性壞死。皮質(zhì)中以頂葉及顳葉皮質(zhì)損傷最為嚴(yán)重，可見點(diǎn)片狀壞死，壞死神經(jīng)元呈三角形或多角形，細(xì)胞縮小，細(xì)胞核固縮，核仁不明顯，周圍出現(xiàn)空暈，在變性壞死的神經(jīng)元周圍可見較多膠質(zhì)細(xì)胞浸潤(rùn)；海馬錐體細(xì)胞層變薄，兩側(cè)細(xì)胞稀疏，CA1區(qū)和C

7、A4區(qū)壞死明顯。以上病理改變?cè)诟鲿r(shí)間點(diǎn)腦切片中均可觀察到，以染毒后7天組和10天組最為明顯。染毒后20天組大鼠腦切片中還可以見到壞死神經(jīng)元被吸收后所留下的龕影，周圍亦可見到膠質(zhì)細(xì)胞的蹤跡。 (三)IL-1β、γ-IFN的免疫組化染色在CO暴露組，染毒3天組和7天組皮質(zhì)及海馬均可見較多IL-1β、γ-IFN陽(yáng)性細(xì)胞，主要為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)；10天組表達(dá)達(dá)高峰；20天組仍可見到IL-1β、γ-IFN表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞，但較前面3組有所

8、減少。經(jīng)蘇木精襯染發(fā)現(xiàn)：皮質(zhì)和海馬的IL-1β、γ-IFN表達(dá)區(qū)域多為神經(jīng)元變性壞死區(qū)域。 總之，通過本實(shí)驗(yàn)的研究觀測(cè)，證明在急性CO中毒后遲發(fā)性腦病大鼠模型的腦中出現(xiàn)了免疫炎癥反應(yīng)中重要細(xì)胞因子IL-1β、γ-IFN的表達(dá)；在位置上，它們主要出現(xiàn)在神經(jīng)元變性壞死部位；在時(shí)程上，它們表達(dá)的趨勢(shì)也與神經(jīng)元變性壞死的過程特點(diǎn)相接近。所以我們推測(cè)在急性一氧化碳中毒后，腦組織在興奮性氨基酸毒性作用、氧化應(yīng)激損傷等因素作用下，引起了部分神

9、經(jīng)元細(xì)胞的損傷，損傷的神經(jīng)元釋放出IL-1β、γ-IFN等細(xì)胞因子，誘導(dǎo)血液中的淋巴細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，激活靜息或休眠的小膠質(zhì)細(xì)胞成為抗原呈遞細(xì)胞，吞噬攝取損傷的神經(jīng)元，并釋放和(或)分泌一系列潛在的神經(jīng)毒性物質(zhì)和炎性因子，導(dǎo)致繼發(fā)性腦損害,最終導(dǎo)致該區(qū)域神經(jīng)元的遲發(fā)性壞死而引起DNS的發(fā)生。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的研究重點(diǎn)應(yīng)是找到免疫炎癥反應(yīng)的直接證據(jù)，包括MHC-Ⅱ類分子的表達(dá)以及CD4+T細(xì)胞和活化小膠質(zhì)細(xì)胞在CNS中的標(biāo)記