急性一氧化碳中毒对大鼠脑组织形态的影响

谭清坡 田占坤 赵永芳 王迎霞 王欣 郭文杰 高三花 边唯伟

急性一氧化碳中毒(acute carbon monoxide poisoning，ACOP)占全世界中毒性急救的第一位，也是我国发病和死亡人数最多的急性职业中毒，ACOP后能引起机体多器官的损害，其中以大脑受累最为严重［1］。部分一氧化碳中毒患者经数天或数周的“假愈期”后，可出现以急性痴呆为主的精神、神经症状，称为迟发性脑病(delayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning，DEACMP)，导致神经功能损害。由于该病的发病机制尚未阐明，临床治疗只能对症，无法从根本上在有效的时间窗内对DEACMP的发生进行预防并阻遏其进展。近年来一氧化碳中毒后引起的血管改变日益引起学者的关注。本研究通过观察一氧化碳中毒后脑组织小动脉形态结构的变化，以期为阐明DEACMP的发病机制提供线索，同时也为DEACMP治疗中的血管干预提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与药品 电子透射显微镜;光学显微镜;多功能彩色图像分析系统;HE染色试剂盒;99.9%一氧化碳气体。

1.2 动物及分组 清洁健康雄性大鼠108只，体重200 g左右，每笼8只饲养于室温昼夜节律光照条件下，自由进食和水。河北省实验动物中心提供，许可证号:SCXK(冀)2008-1-002。动物随机均衡分成对照组和染毒组，各54只。每组各设9个亚组(按时间点):6 h、1、2、3、4、7、14、21、28 d，每个亚组包括6只大鼠。

1.3 标本制备及HE染色 单次腹腔注射式染毒法建立一氧化碳中毒大鼠模型，对照组腹腔注射等量空气［2］。动物经10%水合氯醛麻醉后，剪开胸腔，行左心室灌流，4%多聚甲醛固定。然后逐层小心剥取出脑双侧苍白球。一侧苍白球组织切片后进行常规HE染色光镜下观察;另一侧苍白球组织在电镜下观察脑小动脉血管壁的超微结构。

1.4 小动脉硬化指数测量 使用多功能彩色图像分析系统软件，在高倍视野(×400倍)下观察大鼠大脑内苍白球区病理及形态学变化。依血管外径，将小动脉分成30～50 μm，50～100 μm，＞100 μm 3组，分组测量血管内径、外径，计算出不同时间点小动脉的硬化指数(SI)［3］，SI=［1-(内径/外径)］×100%。

1.5 统计学分析 应用SPSS 14.1统计软件，计量资料以±s表示，多组数据间差异用单因素方差分析统计，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CO中毒对脑组织病理及形态的影响 光镜下可见染毒后6 h血管周围间隙增大，脑组织出现水肿，在第7天最为严重;第21天可见血管内膜粗糙、突起。第28天小动脉血管壁出现不规则增厚，血管腔变窄，电镜下对照组大鼠小动脉内膜表面光滑，平滑肌细胞呈扁平的纺锤形结构，中毒组血管内膜表面粗糙，出现不规则突起，血管壁平滑肌细胞排列紊乱，数量增多。见图1～3。

图1 染毒组6 h(HE×400)

图2 染毒组28 d(HE×400)

图3 一氧化碳急性中毒对脑内小动脉(外径30～50 μm组)的影响(电镜×8 000)

2.2 CO中毒对脑小动脉硬化指数的影响 对照组各个时间点SI值均无显著差异(P＞0.05)。与对照组相比，染毒早期各组小动脉SI无明显变化(P＞0.05);染毒后第14天，30～50 μm组及50～100 μm组小动脉SI值出现显著增高(P＜0.05)，但 ＞100 μm组小动脉SI值与对照组相比无明显变化(P＞0.05)。见表1。

表1 不同外径组小动脉硬化指数(SI)比较n=6，±s

表1 不同外径组小动脉硬化指数(SI)比较n=6，±s

注:与对照组比较，*P＜0.05

30～5050～100＞100对照组时间 血管外径(μm)12±8 16±714±610±5 6 h16±614±710±5 1 d16±814±610±6 2 d16±614±89±4 3 d16±914±610±5 4 d17±614±910±4 7 d18±814±610±6 14 d21±5*16±5*11±5 21 d24±6*19±10*12±8 28 d25±9*20±8*

3 讨论

CO中毒导致的DEACMP病目前尚无确切的发病机制，研究的热点集中在缺血缺氧机制、再灌注损伤和自由基形成，脑血管损害和免疫等机制［4］。CO中毒后由于脑组织缺血缺氧，导致血管内皮损伤，内膜变粗糙引起血小板聚集形成微栓子，从而造成广泛性脑损害。本研究发现，在一氧化碳中毒14 d后，脑血管外径100 μm以下的微小动脉内膜呈现不规则突起，伴有不同程度的管壁增厚，血管管腔变狭窄;且血管外径越小，血管壁增厚越显著。许多脑小血管疾病，如皮质下动脉硬化性脑病和伴有皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病等，都有脑小动脉的重构。

国外专家研究发现，SI值能灵敏的反映血管壁的变化趋势，可作为衡量动脉硬化程度的客观指标和心脑血管事件发生的独立危险因素［5］。正常情况下，小动脉的硬化指数SI＜0.3，轻度硬化时SI值在0.3～0.5，重度硬化时SI值 ＞0.5［6］。朱光明等［7］在研究动脉硬化性脑梗死患者脑小动脉硬化程度时，发现外径较小的动脉，硬化程度较高，另外脑白质区小动脉硬化程度高于灰质区。本研究通过比较不同血管外径动脉的SI值发现，一氧化碳中毒后的脑小动脉也发生了管壁增厚的变化，且血管外径越小，血管壁增厚越显著，说明一氧化碳中毒后的脑动脉病变较易累及血管外径较小的动脉，这与朱光明等［7］的研究结果相类似。

1 Raub JA，Mathieu Nolf M，Hampson NB，et al.Carbon monoxide a public health perspective.Toxicology，2000，145:1-14.

2 王苏平，田占坤，王晓虹，等.急性一氧化碳中毒大鼠脑内小血管壁结构的变化.中风与神经疾病杂志，2012，29:343-345.

3 Miao Q，Paloneva T，Tuisku S，et al.Arterioles of the lenticular nucleus in CADASIL.Stroke，2006，37:2242-2247.

4 Park S，Choi S II.Chorea following acute carbon monoxide poisoning.Yonsei Med，2004，45:363-366.

5 Rizzoni D，Porteri E，Boari GE，et al.Prognostic significance of small-artery structure in hypertension.Circulation，2003，108:2230-2235.

6 Lammie GA，Rakshi J，Rossor MN，et al.Cerebral autosomal dominantarteriopathy with subcorticalinfarcts and leukoencephalopathy(CADASIL)-confirmation by cerebral biopsy in 2 cases.Clin Neuropathol，1995，14:201-206.

7 朱光明，张微微，李娟.脑梗死患者脑内不同节段小动脉硬化程度差异的相关性.中华老年心脑血管病杂志，2006，8:31-33.