一氧化氮供体介入给药抗缺血性脑损害的弥散加权成像及灌注加权成像评价

周佩洋，高 平，朴翔宇

(1.襄阳市第一人民医院，湖北 襄阳441000;2.辽宁省脑疾病研究所，辽宁 大连116001)

缺血性脑卒中发病率高、致死率高、致残率高，依然是阻碍社会进步的最主要的临床疾患之一，其脑血管痉挛、血小板激活、中性粒细胞黏附以及随之发生的兴奋毒性、氧化应激、细胞凋亡等神经损害过程，目前均缺乏有效的干预手段和方法［1］。一氧化氮作为一种重要的信使分子广泛参与生物体内的各种病理生理过程，具有非常广泛的生物作用。目前发现一氧化氮除了具有公认的抗血管痉挛、抗血小板聚集、抗炎性细胞黏附等作用外［2］，还有明确的抗兴奋毒性脑损害作用，提示一氧化氮可望用于缺血性脑卒中的急性救治。但目前尚无相关报道。为进一步评估一氧化氮在脑缺血中的作用，本实验建立双侧咽升动脉气囊阻断法制作小型猪脑缺血模型，局部介入给予一氧化氮供体硝酸甘油，旨在探讨其对脑缺血性损伤的作用及弥散加权成像、灌注加权成像在脑保护药物作用评价方面的应用价值。

1 材料与方法

1.1 实验动物及给药 实验用小型猪14头，6月龄，质量12～15 kg，雌雄不限。于脑缺血/再灌注后左侧咽升动脉内介入给予硝酸甘油注射液。

1.2 模型制备 小型猪术前禁食8 h，禁水4 h，采用氯胺酮-戊巴比妥钠复合麻醉。麻醉成功的小型猪，股动脉处以0.05%碘伏常规消毒2次，铺巾，分离出股动脉，采用Seldiyer穿刺技术，成功后先将5F猪尾巴导管插至主动脉弓，造影示双侧颈总动脉走行，后分别采用5F猎人头导管先后插至颈总动脉造影，后改用5F指引导管置于双测颈总动脉分叉处，延指引导管插入2个冠状动脉球囊(2.5 mm×20 mm)分别达左右咽升动脉起始处，同时打开球囊，阻断双侧咽升动脉45 min后再通，同时于左侧咽升动脉内给予硝酸甘油(0.11 mg/kg)。

1.3 影像学评估 Multistar T.O.P.数字剪影血管造影机(德国西门子公司生产)，Markⅴ型高压注射器(美国Mark公司生产)，造影剂为泛影葡胺。GE Signa 1.5T超导磁共振扫描仪，造影剂为钆喷酸葡胺。

1.4 统计学方法 采用SPSS 12.0软件包进行数据分析，计量资料以均数±标准差(±s)表示，不同时间点ADC值比较采用重复测量方差分析，检验水准α=0.05为有统计学意义。

2 结果

2.1 数字减影血管造影结果 阻断前数字减影血管造影显示小型猪侧支循环非常丰富，并可见咽升动脉发出的异常血管网，阻断期数字减影血管造影可见双侧咽升动脉及其分支血管血流阻断，再灌注后0.5、2、6 h双侧咽升动脉及其分支血管恢复血供，双侧无明显差别(图1)。

图1 阻断前(左)阻断期(中)及给药后0.5 h(右)的数字减影血管造影图像

2.2 一氧化氮介入给药前后不同时间点弥散加权成像评价 所有实验小型猪双侧咽升动脉阻断前弥散加权成像上均未发现异常信号，两侧大脑半球弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)一致;阻断期弥散加权成像图像见异常高信号，主要位于双侧基底节区。阻断期双侧大脑半球ADC值和阻断前比较显著降低(P＜0.05);再灌后0.5 h和2 h给药侧ADC值与阻断前比较差异无统计学意义(P＞0.05)，再灌后0.5 h和 2 h未给药侧与给药侧ADC值比较显著降低(P＜0.05)(表1～3)。

表1 一氧化氮介入不同时间点给药侧和未给药侧ADC值比较

表2 一氧化氮介入给药侧不同时间点ADC值比较

表3 一氧化氮介入未给药侧不同时间点ADC值比较

2.3 一氧化氮介入给药前后不同时间点灌注加权成像评价 阻断期局部脑血流(relative cerebral blood flow，rCBF)与阻断前比较显著下降，下降值为(58±34)%，且相应出现达峰时间延迟，两者存在线性相关(r2=0.93，P=0.011)，如图 2。再灌注 0.5 h 和2 h双侧rCBF下降值与阻断前相比均无显著性差异。

图2 阻断期大脑半球ADC值和rCBF呈正相关

2.4 一氧化氮介入给药前后不同时间点T加权成像评价 小型猪T1和T2加权像给药前和给药后各时间点双侧均未发现异常信号。

3 讨论

一氧化氮是机体内重要的信使分子和效应分子，为神经传递、血管舒张、神经功能的内源性介质，与神经系统的生理和病理过程关系［3，4］，一氧化氮可以舒张血管平滑肌，导致血压下降，所以如果全身给予一氧化氮前体或供体，可能会伴有血压下降等严重不良反应。与一氧化氮相关的临床药物较多，盐酸精氨酸用于治疗肝昏迷，尚未拓宽到缺血性脑卒中的治疗。一氧化氮供体硝酸甘油舌下含服，用于治疗冠心病，这些药物全身给药会导致严重低血压等不良反应，这与上述的抗血管痉挛及脑保护作用背道而驰，所以本研究采用局部介入给药。

实验型小型猪脑组织结构与人相近似，目前广泛用于医学研究，其灰白质的分布，以及脑形态学发展的演变和神经系统发育的一系列演变和人脑相似［5］，且小型猪具有手术耐受性好的优点，明显优于鼠和兔等，本研究首次采用双侧咽升动脉气囊阻断法制作小型猪脑缺血/再灌注模型，借助弥散加权成像与灌注加权成像动态观察局部介入给予一氧化氮供体硝酸甘油对缺血45 min及再通后0.5、2 h缺血区ADC值及血流动力学参数的影响。

缺血/再灌注后立即局部介入给予一氧化氮供体硝酸甘油，发现再灌后0.5 h和2 h给药侧ADC值与阻断前ADC值比较无显著性差异;再灌后0.5 h和2 h未给药侧ADC值与阻断前ADC值比较显著降低;再通后0.5 h及2 h给药侧rADC值明显高于对侧。灌注加权成像显示阻断期rCBF与阻断前比较显著下降，在缺血/再灌注后各时间点双侧rCBF增加，与阻断前比较无显著性差异，结果显示一氧化氮供体硝酸甘油可减轻小型猪脑缺血性损伤。

一氧化氮以其供体为底物，在一氧化氮合酶(nitric oxide synthetase，NOS)的催化作用下生成，NOS分为三种:内皮型 NOS、神经型 NOS、诱导型NOS。脑缺血早期NOS活性升高，可能是对缺血刺激的一种自身保护性反应，生成的一氧化氮可能具有保护性，此时应用一氧化氮供体可能对脑缺血有保护作用，用NOS抑制剂会加重缺血脑损伤。诱导型NOS mRNA在正常脑组织中无表达，缺血后表达逐渐增强，提示缺血后期在诱导型NOS的作用下可生成大量的一氧化氮，过量的一氧化氮可介导兴奋性氨基酸的毒性、生成大量氧自由基、钙超载、损伤线粒体、直接损伤DNA及诱导细胞凋亡等加重缺血脑损伤。因此，在脑缺血早期给予一氧化氮供体增加NOS所需的底物，增加脑组织中一氧化氮含量，可以增加局部脑血流，改善组织灌注，减轻神经细胞的凋亡，挽救缺血半暗带。与本实验结果相似，若在脑缺血晚期给予一氧化氮供体，则会起到相反的作用。具体机制可能为在脑缺血早期，一氧化氮主要由内皮型NOS诱导产生，内皮型NOS产生的一氧化氮有神经保护作用。脑缺血晚期神经型NOS和诱导型NOS表达增强，此时产生的一氧化氮有神经毒性作用。还有文献报道，一氧化氮供体可以减少脑组织液中丙二醛的含量，减轻脂质过氧化降解产物对缺血脑组织的损伤，同时增加脑组织中超氧化物歧化酶的活性，加速脂质过氧化物的灭活，发挥一氧化氮供体对缺血性脑损伤的治疗作用［6］。

一氧化氮的作用机制尚存争议，但它在脑缺血过程中的双重角色却是公认的。Mason等［7］指出采用与一氧化氮相关的方案时必须谨慎，由于一氧化氮本身的特性，需要有特殊的使用方法。使用超短效一氧化氮供体，既可防止低血压的发生，又可防止一氧化氮的毒性作用。Pluta等［8］也提出相似的建议。一氧化氮已被用于脑缺血的研究，但结果尚有争论，可能和动物种系、实验方法、动物模型、给药时间等有关。为明确一氧化氮供体硝酸甘油脑保护作用的机制，需进一步研究各时间点NOS的表达。为尽量减小个体差异所带来的影响，需增加小型猪的数量，并增加观察时程。

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