不同麻醉下电针对脑缺血再灌注大鼠脑能量代谢及氧供需平衡的影响

田伟千,崔苏扬,姚凤珍,李宝贵

(1.南京中医药大学2008级博士生,江苏南京,210029;2.南京中医药大学附属医院麻醉科,江苏南京,210029)

脑缺血后再灌注可加重缺脑细胞的损伤,甚至导致细胞的死亡。脑缺血再灌注损伤后氧供需失衡和糖代谢紊乱是导致患者早期死亡和加重致残的主要原因之一[1]。针刺疗法对治疗脑缺血再灌注损伤取得了比较满意的效果[2]。在以往的针刺实验中,特别是动物实验中,由于实验对象在清醒的状态下进行针灸或电针干预,常常导致动物在接受治疗的同时处于应激状态,严重影响了实验结果。如果在麻醉状态下实施针刺,又担心麻醉影响针刺治疗效果,且目前仍缺乏这方面的研究报道。作者通过复制大鼠四血管夹闭法脑缺血再灌注模型,观察在不同麻醉状态下针刺脑缺血再灌注大鼠百会穴、命门穴及足三里穴,探讨麻醉下针刺对全脑缺血再灌注模型大鼠脑糖代谢和氧供需平衡的影响,以期为临床上开展麻醉下针刺治疗脑血管疾病提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 动物分组

清洁级雄性SD大鼠40只,200～230 g,由江苏省中医院临床药理实验动物中心提供,所有实验动物均在实验条件下饲养3 d以适应实验环境。实验动物随机分为5组,即:假手术组(SH)、水合氯醛+脑缺血再灌注组(CL+CI/R)、水合氯醛+脑缺血再灌注+电针组(CL+CI/R+EA)、异丙酚+脑缺血再灌注组(P+CI/R)、异丙酚+脑缺血再灌注+电针组(P+CI/R+EA),每组8只。

1.2 全脑缺血/再灌注损伤大鼠模型的建立

采用四血管阻断(4-VO)方法制作模型[3]:将大鼠用3%水合氯醛(1m L/100 g)或100mg/kg的异丙酚腹腔麻醉后,背侧颈正中切口,暴露双侧第一颈椎横突翼小孔,用直径0.5 mm的双极电凝仪插入双侧翼小孔烧灼双侧椎动脉,造成永久性闭塞。然后腹侧颈正中切口,分离双侧颈总动脉,穿线备用。24 h后用微动脉夹夹闭双侧颈总动脉,观察大鼠的瞳孔变化,待大鼠的瞳孔扩大到边,立即放开微动脉夹,将模型制作成功,同时计算缺血时间。

1.3 电针方法

分别根据不同的组别将大鼠用3%的水合氯醛(1 m L/100 g)或100mg/kg的异丙酚腹腔注射麻醉,在无体动反应后,用脑立体定位仪固定,选取百会、命门、足三里穴,以32号毫针刺入,进针0.1～0.2 cm后连接至电子针灸仪(XS-998,南京)的输出电极上,选用频率为30～50Hz交替的等波幅的疏密波,刺激强度以大鼠肢体轻微颤动为宜。电针第一次实施在造模后1 h,造模后12 h再次实施电针,20 min/次。SH 组、CL+CI/R和P+CI/R组模型大鼠同等条件下饲养,未予任何干预。对CL+CI/R+EA组和P+CI/R+EA组大鼠实施电针治疗。SH组同样麻醉手术但不行颈总动脉夹闭术。各组均于造模后24 h处死。

1.4 观察指标

在造模后24 h,从右侧颈静脉抽血0.5 m L血样,用血气分析仪(GEM Prem ier 3000血气分析仪,美国)进行血糖值、乳酸值以及血氧饱和度的测定。

1.5 统计分析

2 结 果

2.1 CL+CI/R 组、CL+CI/R+EA、P+CI/R和CI/R+EA组的脑缺血时间分别为(183.75±81.38)s、(191.50±57.19)s、(321.25 ±209.09)s和(275.00±169.69)s,各组之间差异无统计学意义,P>0.05。

2.2 缺血再灌注24 h后,CL+CI/R组大鼠的颈静脉血糖和血氧饱和度显著高于SH组(P<0.01),乳酸值则显著低于SH组(P<0.01),P+CI/R组大鼠的颈静脉血糖和血氧饱和度明显高于SH组(P<0.05),乳酸值则显著低于SH组(P<0.01);与CL+CI/R组相比,实施电针治疗的CL+CI/R+EA组的颈静脉血糖和血氧饱和度显著降低(P<0.01),而乳酸值则显著升高(P<0.01),P+CI/R+EA组的颈静脉血糖和血氧饱和度显著降低(P<0.01),乳酸值则显著升高(P<0.01);与P+CI/R组相比,实施电针治疗的P+CI/R+EA组的颈静脉血糖显著降低(P<0.01),而乳酸值则明显升高(P<0.05),血氧饱和度无明显变化(P<0.05)。此外,P+CI/R组的颈静脉血糖明显低于CL+CI/R组的血糖。(见表1)。

表1 大鼠全脑缺血再灌注后颈静脉血糖、乳酸及血氧饱和度的分析结果(±s,n=8)

表1 大鼠全脑缺血再灌注后颈静脉血糖、乳酸及血氧饱和度的分析结果(±s,n=8)

注:与 SH 组相比,＊P<0.05;＊＊P<0.01;与CL+CI/R组相比,■P<0.05;■■P<0.01;与P+CI/R组相比,#P<0.05;##P<0.01。

组别 血糖 乳酸 血氧饱和度SH 4.24±0.73 7.66±1.89 75.00±6.26 CL+CI/R 7.68±1.74＊＊ 5.78±0.98＊ 88.88±3.40＊＊CL+CI/R+EA 3.63±1.93■■ 9.44±1.93■■ 78.75±7.29■■P+CI/R 5.93±2.08＊■ 5.93±1.44＊ 82.88±9.03＊P+CI/R+EA 3.43±1.164■■## 8.04±1.39■■# 77.25±4.86■■

3 讨 论

脑缺血再灌注损伤后,由于创伤应激等因素可使糖生成增多而利用减少,加上组织氧利用障碍从而导致血糖和乳酸的升高[4]。脑组织中血糖和乳酸的升高可能引起脑功能损害,因此探讨脑缺血再灌注过程中脑糖利用与脑氧代谢的变化关系,采取有效措施促进脑糖有氧代谢,降低脑中乳酸的含量对脑保护是十分有益的。

目前的研究认为,电针治疗脑缺血疗效确切。针刺对缺血性脑损伤具有多水平、多通道、多靶点的保护和干预作用。督脉是奇经八脉主体之一,是人体诸阳之总汇,有“总督诸阳”和“阳脉之海”之说,“病变在脑,首取督脉”为治疗脑缺血性疾病的首选[5]。“百会”穴居头之巅,是督脉之要穴,为手足三阳、督脉及足厥阴之会,统领一身之阳,内系于脑,取“百会”穴可以通督醒脑。研究表明电针“百会”穴能增强局灶性脑缺血大鼠脑组织NGF的表达,从而阻止神经细胞内钙离子超载,稳定细胞内环境,对缺血性脑损伤具有一定的保护作用[6]。命门穴属督脉,位于十四椎下,别称精宫,《勉学堂针灸集成》记载其主治“脑虚,旋仆,善忘等”[7]。百会、命门两穴相配,共奏补肾填髓、醒脑开窍而达益智通络之功。此外,电针治疗能调理肺、脾、肾三脏功能,能促进胰岛素的分泌。有学者研究显示针灸能有效地降低高血糖,除迷走神经发挥作用外,还提高β细胞葡萄糖受体对葡萄糖敏感性[8]。针灸治疗高血糖是多方面综合作用的结果。足三里为足阳明胃经的合穴,具有补气养血、通经活络之功。现代研究表明足阳明胃经(足三里)与脊髓、脑干、脑存在紧密的神经网络联系[9],针刺足三里能够改变电生理及相关生化指标[10],促进神经功能的恢复。足三里穴在调理脾胃功能和保健方面的作用,认为针之可以引伸元气,使气生津生。在现代有关针灸治疗糖尿病的文献报道中,足三里也为常用主穴之一,其治疗疾病的机理可能与针刺足三里所引起的中枢兴奋灶比较靠近腹部脏腑的中枢部有关[11]。

在使用大鼠进行电针实验的过程中,为了排除电针干预引起的应激反应,研究者往往采用在麻醉下进行电针处理,却忽略了麻醉对电针治疗可能带来的影响。目前鲜有这方面的研究和报道。

本实验通过复制大鼠四血管夹闭法脑缺血再灌注模型,然后在水合氯醛或异丙酚的麻醉下给予电针刺激大鼠百会穴、命门穴及足三里穴,观察在不同的麻醉状态下,电针对大鼠全脑缺血再灌注模型脑血糖及乳酸水平的影响。结果显示,大鼠脑缺血再灌注后,水合氯醛麻醉和异丙酚麻醉的大鼠脑静脉血糖及血氧饱和度均明显升高(P<0.05),水合氯醛麻醉组的血糖及血氧饱和度更高一点(P<0.01),而静脉乳酸值却显著降低(P<0.05);电针刺激上述穴位能够显著降低水合氯醛麻醉或异丙酚麻醉缺血再灌注大鼠脑静脉血糖及血氧饱和度(P<0.01),同时升高脑静脉乳酸值(P<0.01)。这可能是大鼠脑缺血再灌注后,由于创伤应激导致包括胰高血糖素等应激激素分泌增多,胰岛素分泌减少,葡萄糖摄入下降,同时受损的脑细胞代谢降低,葡萄糖利用下降,导致大鼠血糖升高,同时乳酸生产减少。治疗组大鼠中,电针刺激提高了受损脑细胞的代谢,增加了脑细胞对葡萄糖及氧的摄取和利用,但是由于脑组织处于水肿期,脑细胞的氧供仍然处于低水平,因此脑细胞的无氧代谢增加,导致乳酸排出增多。本研究电针治疗组大鼠中,脑糖利用与氧利用呈直线相关,即脑糖代谢随脑氧利用的增加也相应增加,表明维持糖的有氧代谢可为脑组织提供较多能量和避免脑缺血再灌注中酸中毒,对维持脑缺血再灌注大鼠脑能量代谢及氧供需平衡起到重要作用。

研究结果也显示,水合氯醛和异丙酚的麻醉作用是抑制大脑皮层的感知,使研究对象处于无意识、无记忆、无痛觉状态,麻醉的结果是导致突触膜上离子通道功能受抑制,使神经信息在突出部位的传导过程受到抑制,从而产生全身麻醉效果。值得注意的是临床手术麻醉中的全身麻醉所需的最低的有效静脉浓度(M IC)足以抑制机体的感知,却不足以抑制脊髓等低级神经中枢的活动。如要阻滞脊髓植物神经系统的反应需要提高M IC的浓度达到1.6～1.7倍以上,所以通常全身麻醉药的实际体内浓度仅仅是可逆性地抑制了高级中枢神经系统的信号传递活动,而对脊髓植物神经系统并未产生相同程度的抑制,仍然有一定的活动维持生命体征。水合氯醛或异丙酚的麻醉状态下,电针时针刺信号引起的机体反应及生理变化,说明植物神经系统可能是针刺信号产生效应的基础。不同的麻醉方法对缺血再灌注大鼠脑静脉血糖值有轻微的影响,但对电针降低大鼠全脑缺血再灌注模型脑血糖及乳酸水平的作用却无明显影响。

综上所述,四血管夹闭法脑缺血再灌注造成的短暂性全脑缺血再灌注模型可引起大鼠脑细胞能量代谢降低及氧供需失衡,这主要可能是脑细胞代谢水平下降造成的,不同的静脉麻醉药对模型大鼠的脑静脉血糖的升高有影响,本文中异丙酚麻醉的模型大鼠的脑静脉血糖的升高低于水合氯醛麻醉的大鼠。电针治疗能够有效提高受损脑细胞的代谢水平,增加脑细胞对葡萄糖的摄取和利用,对脑组织能量代谢的恢复具有明显的促进作用,有利于缺血性脑损伤的尽快康复,不同的静脉麻醉药物对电针治疗效果的影响无显著差异性。

[1] 黄仁强,戴嵬,史继新.脑氧代谢指标在颅脑损伤继发性脑缺血判定中的研究进展[J].中国微侵袭神经外科杂志,2009,14(7):333.

[2] 闫醒予.电针对脑缺血再灌注损伤大鼠脑组织中自由基及热休克蛋白70表达的影响[J].针刺研究,2007,32(2):102.

[3] 姚凤珍,薛荣亮,王宁,等.大鼠全脑缺血-再灌注时细胞凋亡与信号转导通路磷酸化p38的表达及相互关系[J].临床麻醉学杂志,2008,24(10):892.

[4] 徐世元,侯景利,许平,等.异丙酚一芬太尼麻醉下妇科腹腔镜手术患者脑葡萄糖与氧代谢的变化[J].中华麻醉学杂志,2005,25(11):811.

[5] 陈邦国,毛庆菊,孔立红.电针对局灶性脑缺血再灌注大鼠缺血脑区细胞黏附分子表达的影响[J].湖北中医学院学报,2006,8(4):3.

[6] 曲怡,张立德,才丽平,等.电针督脉穴对局灶性脑缺血再灌注大鼠大脑基因表达谱的影响[J].中华中医药学刊,2009,27(1):218.

[7] 张全爱,李彤,陈立章.艾灸百会、命门穴提高衰老大鼠空间记忆能力的行为学评价[J].甘肃中医学院学报,2007,24(1):17.

[8] 张业辉,袁尚荣.电针对糖尿病大鼠的影响[J].针灸临床杂志,2007,23(9):61.

[9] 公维军,张通,崔利华,等.电针足三里改善脑卒中偏瘫痉挛期患者下肢运动功能的临床研究[J].中国康复理论与实践,2008,14(11):1057.

[10] 王晓明,杨德本,许可,等.针刺对脑梗死患者诱发电位及血清神经元特异性烯醇化酶和髓鞘碱性蛋白的影响[J].中华物理医学与康复杂志,2004,26(1):30.

[11] 曾志勇,李永义.针刺胃脘下俞和足三里穴对糖尿病家兔血糖及血浆胰高血糖素的影响[J].成都中医药大学学报,2000,23(2):40.