硫化氢对老龄急性脑梗死大鼠认知功能的影响

刘志成，章以杰*，宋晓丽，夏连春，常国江，刘 涛，林 俊，田苗苗，王 彬

0 引言

急性脑梗死已成为世界上主要致死病之一，而认知功能障碍是幸存者最常见的并发症，有研究显示，急性脑梗死后1周时,认知功能障碍的发生率为61%，6个月时仍有37%的患者遗留认知功能障碍[1]。因此，在脑梗死早期，注重患者认知功能的恢复，对改善患者生活质量有着重要意义。硫化氢(H2S)是继一氧化氮和一氧化碳之后发现的第三种气体信号分子。近年来，该分子在哺乳动物各系统发挥的生理和病理调节作用越来越受到人们的重视，大量研究表明血清H2S水平降低可能与脑梗死临床病情严重性及脑动脉血管病变程度相关[2-3]。但其能否改善老年急性脑梗死患者认知功能尚无相关报道。本研究通过检测血清S-100β蛋白和NSE的表达水平，讨论H2S对老龄急性脑梗死大鼠认知功能的影响，从而为临床治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料及方法 健康雄性SD大鼠(青岛大学实验动物科学部提供)68只，月龄18～20个月，体重500～700 g，采用随机数字表分为4组(n=17)：对照组(C组)、模型组(M组)、NaHS 组(N组)和生理盐水组(S组)。参照文献[4]采用线栓法致大鼠大脑中动脉阻塞致急性脑梗死模型。N组于制作模型前25 min给予大鼠腹腔注射H2S外源性供体NaHS(14 μmol/kg)；S组于制作模型前25 min给予大鼠腹腔注射注入等量的生理盐水；C组不行任何处理。

1.2 观察指标 采用Morris水迷宫进行测试。制作模型前1 d，大鼠自由游泳2 min以适应环境，剔除有明显运动障碍的大鼠。于急性脑梗死后第1天进行观察，连续5 d，每天上午进行实验，分别从四个象限的池壁中点将大鼠面向池壁放入池中，记录其在120 s内寻找到平台的时间即为逃避潜伏期，取4个象限的时间平均值及穿越平台次数作为当日学习记忆成绩。若大鼠在120 s内不能上台，引导其登上平台并停留30 s，此时逃避潜伏期记为120 s。最后一次获得性训练结束后的第1天，将平台撤除，将动物由原先平台象限面向池壁放入水中，记录大鼠在120 s内穿越原先平台所在位置的次数，以此作为空间记忆的检测指标。大鼠在急性脑梗死前(T1)、急性脑梗死后12 h(T2)、24 h(T3)及48 h(T4)时间点于尾静脉采血1 mL(无抗凝)，置室温下待凝固后，在4 ℃，4 000 r/min离心10 min，取上清液(血清),采用ELISA法检测血清S-100β蛋白和NSE浓度(S-100β蛋白试剂盒和NSE试剂盒均购置于武汉伊莱瑞特公司，严格按使用说明书操作进行检测)。

2 结果

2.1 H2S对老龄急性脑梗死大鼠逃避潜伏期和穿越平台次数的影响 见表1。与C组比较，M组、N组和S组大鼠急性脑梗死后逃避潜伏期延长，穿越平台次数减少(P<0.05)，与M组比较，N组急性脑梗死后逃避潜伏期缩短，穿越平台次数增多(P<0.05)，与N组比较，S组急性脑梗死后逃避潜伏期延长，穿越平台次数减少(P<0.05)，但M组和S组逃避潜伏期和穿越平台次数比较差异无统计学意义(P>0.05)；与第1天比较，M组、N组和S组各组第2～5天逃避潜伏期缩短(P<0.05)。

表1 四组大鼠各时点逃避潜伏期和穿越平台次数的比较

2.2 H2S对老龄急性脑梗死大鼠血清S-100β及NSE浓度的影响 见表2。与C组比较，M组、N组和S组T2、T3、T4各点血清S-100β及NSE浓度明显升高(P<0.05)，与M组比较，N组T2、T3、T4各点血清S-100β及NSE浓度明显降低(P<0.05)；与N组比较，S组T2、T3、T4各点血清S-100β及NSE浓度明显升高(P<0.05)；与T1比较，M组、N组和S组T2、T3、T4各点血清S-100β及NSE浓度升高(P<0.05)，但M组和S组各点血清S-100β及NSE浓度比较差异无统计学意义(P>0.05)。

表2 各组大鼠血清S-100β及NSE浓度的变化

3 讨论

随着人口老龄化进程的加快，脑梗死的发病率有不断上升趋势，有研究显示，高达64%的脑梗死患者存在不同程度的认知功能障碍，1/3会发展为阿尔茨海默病[5]。认知功能障碍是脑梗死后常见的神经心理学表现，在急性脑梗死的康复过程中，认知功能障碍也是阻碍患者各项功能与日常生活活动能力改善与提高的重要因素，严重影响患者的生活质量。因此，如何促进脑梗死后认知功能的恢复已逐渐成为目前研究的热点之一，目前临床尚无很好的治疗方法，常以预防为主。

随着研究工作的不断深入,人们发现内源性H2S广泛存在于哺乳动物的多种组织器官中,并通过多种调节和信号传导形式,在生理、病理过程中发挥着重要的作用。其中,内源性H2S与神经系统疾病,特别是阿尔茨海默病(AD)的关系日益受到人们的重视,有研究显示，内源性H2S可通过调节神经内分泌等机制治疗AD[6]。

认知功能的诊断在动物研究中主要采用经典的Morris水迷宫实验。本研究结果表明，N组较M组和S组急性脑梗死后逃避潜伏期缩短，穿越平台次数增多，提示H2S可减轻急性脑梗死老龄大鼠认知功能障碍；且随着术后训练天数的增加，各组大鼠逃避潜伏期缩短，说明大鼠在急性脑梗死后逐渐产生了学习记忆。

S-100β是一种酸性的Ca2+结合蛋白，其升高主要提示神经胶质细胞受损，是目前反映脑损伤严重程度及预后十分特异性的指标[7]。NSE是神经元损伤的标志酶，主要存在于脑神经细胞和神经内分泌细胞的胞质中。正常情况下，体液中NSE水平极低，其水平升高主要提示神经元细胞受损，表示较严重的神经损害和较大的梗死面积[8]。当发生急性脑梗死时神经元坏死，细胞膜的完整性遭到破坏，S-100β和NSE蛋白不与细胞内机动蛋白结合，故较易从细胞浆内释放出来，迅速进入细胞间隙，进而通过血脑屏障释放入血。这为脑组织损伤后检测血清中S-100β和NSE蛋白提供了依据[9]。本研究显示：大鼠急性脑梗死后血清S-100β和NSE蛋白含量升高，而腹腔注射H2S外源性供体NaHS后，S-100β和NSE蛋白升高的程度被显著抑制，提示神经细胞和胶质细胞的损伤减少，脑损伤的程度减轻，表明腹腔注射H2S外源性供体NaHS后，可在一定程度上减轻大鼠急性脑梗死后脑损伤，其机制可能是由于内源性H2S的浓度升高,从而升高了神经元对谷氨酸盐的反应,同时诱发星形胶质细胞产生钙波,激活神经元和星形胶质细胞之间的信号传递减轻脑损伤[10]；由于内源性H2S的浓度升高,下丘脑-垂体-肾上腺轴的功能修复，使促肾上腺皮质激素的反应性升高,血清皮质醇、脱氢表雄酮及睾酮的反应性降低，从而减轻脑损伤[11]，但H2S是否通过其他机制减轻脑损伤还有待进一步研究。

综上所述，H2S可减轻急性脑梗死后大鼠认知功能障碍，其机制可能与降低血清S-100β和NSE浓度有关，研究其作用机制，有助于指导临床用药，降低急性脑梗死患者认知功能障碍的发生率，从而为H2S减轻急性脑梗死后患者认知功能障碍提供有力的证据。

参考文献：

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[11]陈涛,贾佳,周发明,等.硫化氢对阿尔茨海默病大鼠海马信号分子一氧化氮和一氧化碳的影响[J].中国老年保健医学,2012,10(2):12-14.