【关于本实验的国内外研究背景资料】 什么是背景资料

关于本实验的国内外研究背景资料

一．关于脑缺血和再灌注

脑血管疾病是危害人类生命与健康的常见病和多发病，是人类三大死亡原因之一，其中脑缺血性脑血管病占很大的比例。急性缺血性卒中在发达国家常见的致死性疾病中排第三位，具有高发病率、高残率、高死亡率的特点，给社会家庭带来了严重的经济和精神负担[1]。

脑缺血后会引发一系列的损伤级联反应，包括钙稳态失衡、兴奋性氨基酸的毒性作用、氧化应激损伤、线粒体功能障碍等，以及随之产生的蛋白酶激活、基因表达的改变，最终导致细胞破坏或凋亡[2]。

临床上由于脑动脉粥样硬化所引起的脑血栓形成，一旦闭塞部位再通 ，在有些情况下由于缺血脑组织的重新灌注，常常发生一系列复杂的病理生理学改变，甚至促进脑组织损害进一步恶化，即脑组织再灌注损害。实验表明60分钟缺血再灌注组的脑损伤远较15及30分钟缺血再灌注严重。

二．亚低温治疗的对脑损伤的保护作用及机制

亚低温的定义：国内外通常将低温划分为4种不同水平：轻度低温(32—35℃)、中度低温(28—32℃)、深低温(17—27℃)、超深低温(2—16℃)，又将轻、中度低温称之为亚低温。[3] 亚低温具有脑保护作用。在不同种系的动物实验中，证实轻度低温(32-35℃)、中度低温(30℃)能减轻创伤性脑损伤、脑缺血、心跳骤停对脑的损伤，最近几年此疗法已在神经外科得到了广泛应用，并已应用于神经内科。八十年代许多实验发现轻度低温（34±2℃）即有保护缺血性脑损害的作用。France将轻度低温（体温降低3℃）作用于脊髓下段缺血兔模型上[4]；Fritz将32~34℃的轻度低温用于完全性脑缺血再灌注的狗模型上[5]均证明了轻度低温对缺血动物的神经功能起到保护作用。

亚低温脑保护的机制：降低脑耗氧量，维持正常的脑血流和细胞能量代谢，减轻乳酸蓄积

[6、7、8]；保护血脑屏障，减轻脑水肿及降低颅内压[7、10]；抑制乙酰胆碱、儿茶酚胺以及兴奋性

、11、12、]氨基酸等内源性有害因子的生成和释放，阻断毒性代谢产物对神经细胞的损伤作用[7；

减少钙离子内流，阻断钙对神经细脑的毒性作用，并且有调节钙调蛋白激酶H活性和蛋白激酶C的活力；减少神经细胞结构蛋白破坏，促进神经细胞结构和功能修复；减少或防止神经细胞凋亡的发生、发展。

三.亚低温疗法的临床应用：

（1）亚低温与颅脑损伤 大量样本临床对照研究表明，亚低温治疗主要适用于重型(CCS6—8分)，及特重型(CCS3—5分)颅脑创伤患者，其中包括弥漫性轴索损伤、难控制性颅内高压(如严重脑挫裂伤致脑水肿)、脑血肿伴脑癌术后以及中枢性高热等[13]。

（2）亚低温与脑缺血 大量实验研究证实，于脑缺血前、缺血过程中或缺血后早期开始亚低温治疗，可明显减轻脑缺血后的脑组织病理形态损伤程度，促进脑缺血后神经功能的恢复。Schve等[l4]首次采用亚低温治疗急性脑梗死患者，并持续监测了颅内压，结果表明，低温疗法具有降低颅内高压、减轻脑水肿作用，从而提高患者存活率。KtmLava等[15]对7例严重脑梗死患者进行亚低温治疗，并在6小时内达到低温稳定状态，发现亚低温可显著减轻脑损伤。

（3）亚低温与脑出血 局部亚低温对实验性脑出血所致的脑水肿有治疗作用。李增慧等[16]的研究表明，亚低温可在一定程度上降低脑出血患者的致残、致死率，提高生存率和生存质量。

（4）亚低温与新生儿缺血缺氧性脑病 围产期窒息所致的缺血缺氧性脑病，常引起新生儿死亡和神经系统后遗症。20世纪50—印年代，Uer首次报告了对10例重度窒息婴儿进行23—30℃低温治疗的结果，除1例死亡外，其余9例均未发生神经系统后遗症。

（5）亚低温与惊厥 高热惊厥或重型颅脑创伤急性期癫痫持续状态，是亚低温治疗的理想适应症之一。有报道曾对17例重型颅脑创伤急性期癫痫持续状态及4例因脑炎高热频发惊厥患者施行亚低温治疗，当患者体温由39℃以上降至33℃左右时，在末给任何抗癫痫药物的情况下，癫痫发作自行停止，而且在随后的随访观察中亦末再发作[17]。

（6）亚低温与脑复苏 低温疗法对成年患者的疗效已经通过基础和临床研究所证实，为脑复苏的有效方法。2002年2月新英格兰医学杂志在网上刊出了欧洲及澳洲两家医院心跳骤停后治疗性低温的临床研究报告[18.19]，随机分为低温(32℃—34℃)组和常温组，6个月判断后果，脑功能表现评级优良者，低温组多于常温组，死亡率低温组低于常温组。

四．选择性局部（脑）亚低温治疗的应用

近年来兴起的亚低温治疗被认为是提高重型颅脑损伤疗效的有效方法，但目前采用的亚低温疗法均是全身性降温，操作较复杂、技术要求高，且可出现一些并发症[20]。

选择性脑部亚低温组：在患者急诊入院或手术后即采用密切贴敷式降温帽及降温带对全头颅及颈项部进行有效降温，其致冷物为国产新型制冷剂“蓝冰系列”(半固态，冰点为-3℃，冰冻状态最低温度可达—18℃)，使用0.5—1h后脑温即可降至35℃以下，根据脑温及制冷物的冷却时限，一般在3—4h左右交替更换制冷物，以维持脑温在(33—35)℃的水平。降温同时给予冬

眠合剂用微泵静脉维持(氯丙嗪100mg + 异丙嗪100mg + 生理盐水50ml，维持24h)以抑制寒颤反应。降温3—5d后撤去降温物自然复温。降温的同时，予以各项常规治疗、抢救措施。

必要性与可行性：随着亚低温基础研究的深入，亚低温治疗重型脑损伤的临床报道日渐增多。目前临床应用的亚低温疗法多通过全身性降温来达到降脑温的目的。实际上身体其他部位的低温状态并非亚低温疗法所需，降脑温才是目的。亚低温毕竟是一种机体的低体温状态，近年来的研究发现，它可能会导致一些并发症，如心律失常、呼吸泌尿系统感染、出血倾向及复温休克等，而且全身亚低温操作较繁杂，需配套设施，费用也较大。因此，一些学者提出了“选择性脑部亚低温“(Selectlve pain cooling)的概念”．，即通过某种方法进行脑部的选择性降温，达到脑部的亚低温状态(30—35℃)。为此，国内外学者进行了许多动物实验。结果显示，选择性脑部亚低温同样能显著减轻脑缺血及实验性脑损伤动物的继发性脑损害和脑水肿，保护神经功能，减少有害物质产生，提高生存率。Dietrich等认为选择性亚低温比全身亚低温具并发症少等优点。其降温主要方法有头部冰水浸浴、使用冰水帽(—30℃)及颈动脉灌注自体冷却血等

[21] 。

研究还显示选择性脑部亚低温患者的脑温在降温期间控制在33—35℃，但肛温却在37.1℃左右，这就有利于减少低温对机体其他器官可能造成的不良影响。

局部亚低温的治疗时间窗：局部亚低温降温程度多在32—34℃，临床亚低温维持时程一般24—48h为宜。病情危重者可相应延长治疗时间，但一般不应超过1周，因为长时间低温将降低机体抵抗力，导致继发性感染等并发症。

五．超氧化物歧化酶（SOD）及丙二醛（MDA）在脑缺血中的作用。

丙二醛(MDA)含量是反映机体抗氧化潜在能力的重要参数，可以反应机体脂质过氧化速率和强度，也能间接反映组织过氧化损伤程度。近些年来，有文献报道，缺氧性心肌损伤大鼠心肌中和克山病患者体内氧自由基(0FR)含量增加。众所周知，缺氧可使心肌组织生成大量氧自由基(0FR), OFR作用于细胞膜上的不饱和脂肪酸使膜脂质产生过氧化反应．进而导致心肌细胞的损伤，并形成脂质过氧化物, 丙二醛(MDA)是体内重要的OFR的代谢产物，能较好地反应组织过氧化程度。

大量自由基产生及其导致的质膜、细胞器膜脂质过氧化反应是脑缺血再灌注损伤的重要致病机制。有效的自由基清除对脑缺血再灌注损伤起重要的保护作用。目前已证实甘露醇、巴比妥类、类固醇类激素具有清除自由基的作用。实验发现脑缺血再灌注组脑皮质MDA较对照组明显增高，而SOD活力明显降低（P＜0．01）。33℃亚低温能降低脑缺血再灌注损伤鼠脑皮质

MDA产生，保护SOD活力（P＜0．05），且30℃亚低温作用更为显著，其差异具有高度显著性（P〈0.01〉。这一结果提示：亚低温能抑制脑缺血再灌注损伤氧自由基的产生，保护SOD的活力[22]

超氧化物歧化酶（SOD）是机体内清除O2-的特异性酶。有三种SOD亚型存在于机体内，SOD1(CuZnSOD),SOD2(MnSOD),SOD3(EC-SOD).SOD1是哺乳动物胞质中主要的酶，SOD2存在于线粒体。SOD3存在于细胞外。这三种SOD亚型均可歧化O2-生成H2O2，继而被过氧化物酶（peroxisomal）,过氧化氢酶（catalase），或谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase）清除。近年发展的转基因和基因敲除技术，对在不表达或过表达过氧化物酶动物的进一步研究，证明了自由基和氧化应激在缺血性神经细胞损伤中的作用。在大鼠全脑缺血及局灶性脑缺血模型中，Chan等[14]发现在SOD1过表达后海马CA1区的神经元死亡比对照组减少50%，SOD1还可以保护氧化应激所导致的血脑屏障损伤和皮质栓塞的形成[15]。而在SOD1敲除的大鼠神经元死亡数量明显增加[16]。在永久性局灶脑缺血模型中，SOD2可明显减少细胞色素c的释放[17]，同时减少脑梗塞面积（66%）。在短暂性局灶性脑缺血中同样证明了SOD2的保护作用。说明在神经系统中这三种SOD共同起到了减少氧化应激损伤的作用。

亚低温明显抑制常温脑缺血组织中SoD、GSH的降低和MDA的增高，使H—K呈增高趋势，减轻脑水肿和缺血脑组织病变程度。高温加重脑水肿和脑缺血损伤程度，与其增加脑中内源性抗氧化酶消耗、降低缺血脑组织清除氧自由基的能力有关；亚低温抑制脑水肿、减轻脑缺血损伤程度，与其减少脑中内源性抗氧化酶消耗、增强缺血脑组织清除氧自由基的能力有关 [23] 。

六．脑组织水含量及脑切片

轻度低温可以减轻脑缺血及缺血后再灌注的脑水肿。病理学及光镜检查可见轻度低温组的脑组织肿胀及细胞破坏，毛细血管周围的水肿等脑缺血性损伤均轻于正常体温组。还发现海马组织的细胞坏死和组织充血最严重。轻度低温组海马组织受损较轻。近年研究表明海马组织是脑内选择性的易损区[24]，它的神经元和胶质细胞肿胀、坏死对脑缺血缺氧最敏感。缺血及再灌注后脑损伤最明显就在易损区的海马组织，而轻度低温对其有保护作用。

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