磁共振灌注结合乙酰唑胺负荷试验评估原发性高血压大鼠脑血管储备功能

1 材料与方法

1.1研究对象随机选择12周龄WKY大鼠15只(5只用于预实验)、12周龄及20周龄SHR各10只；动物来源于北京维通利华实验动物技术有限公司。

1.2预实验采用瑞士AVL公司血气分析机Ⅰ型，对5只12周龄WKY大鼠口服ACZ后血液中PCO2进行测量，绘制时间-PCO2曲线，观察其变化趋势，发现口服ACZ后2.5 h动脉血中PCO2达到峰值值。ACZ药物剂量根据公式(1)计算，公式(1)：人一天的用量(70 kg体重)/1.64=大鼠一天的用量(200 g体重)/0.031。

1.3磁共振检查采用1.5T GE Signa 超导型MR仪，3IN表面线圈。大鼠颅脑常规MR检查排除脑血管疾病后，分别行静息状态、ACZ负荷状态(口服ACZ后2.5 h)的PWI。在矢状位上选择经胼胝体背侧缘与脑实质顶部平行的线作为扫描基线，行轴位扫描。成像序列为T1WI(TR 200/TE 17.0 ms)；T2WI(TR 2 000.0/TE 85.0 ms)；Flair(TR 6 000.0/TE 80.0 ms)；DWI(TR 8 000.0/TE 101 ms)。PWI选择动态对比磁敏感增强法，股静脉穿刺并留置静脉针，造影剂注入剂量及速度分别为：1.6 mmol/kg，1 ml/s，扫描参数为：TR 1 500.0/TE 37.14 ms，成像时间61 s；层厚4 mm，间隔0.4 mm，视野(FOV)8 mm，采集矩阵为128×128。

1.4大鼠脑组织病理取材及切片制作 ACZ负荷状态下PWI结束后48 h，选用戊二醛-多聚甲醛混合固定液250 ml经大鼠左心室灌注固定，开颅、取脑，甲醛固定；将标本对应MRI扫描中心层面切片取材，石蜡包埋；切片厚度为20 μm，脱蜡并进行HE染色。

1.5数据分析及处理

1.5.1PWI图像后处理采用GE公司Functool 4.0软件对两组大鼠PWI数据进行处理，域值选择相同(150～)，获得各层面的MTT及rCBV伪彩图，由同一名影像科医师操作，选择双侧额叶髓质感兴趣区(ROI)，ROI小于解剖结构大小，以避免邻近组织影响，测量ROI区rCBV静息、rCBV负荷、MTT静息、MTT负荷，根据公式(rCBF=rCBV/MTT)计算rCBF静息、rCBF负荷，并进一步根据公式计算CVR(%)，CVR=〔(rCBF负荷-rCBF静息)/rCBF静息〕×100%。

1.5.2大鼠脑病理HE染色分析在40倍、20倍、10倍光镜下，选择大鼠额叶ROI相同部位观察：① 小动脉、微小动脉管壁中膜平滑肌细胞数目，血管内径、外径。② 计数开放毛细血管数目：计数10个视野下毛细血管数目，利用平均值法计算单个视野下毛细血管数目。③ 计数小动脉数目：计数10个视野下小动脉数目，利用平均值法计算单个视野下小动脉数目。

1.6统计学分析采用SPSS17.0软件，选用完全随机设计的单因素方差分析、配对资料比较的t检验。

2 结果

2.1PWI结果静息状态下三组大鼠rCBV、rCBF相比有统计学差异(P<0.05)，且12周SHR组的rCBV、rCBF值较12周WKY、20周SHR组高(P<0.05)，12周WKY、20周SHR组间相比无统计学差异(P>0.05)。MTT三组间比较有统计学差异(P<0.05)，12周WKY组与20周SHR组间差异具有统计学意义(P<0.05)，20周SHR组的MTT值较12周SKY组延长；12周SKY组与12周SHR组、12周SHR组与20周SHR组间差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。ACZ负荷状态下，三组间rCBV比较具有统计学差异(P<0.05)，其中A组与C组、B组与C组间差异显著(P<0.05)，C组rCBV较A、B组低，A、B组间无显著差异(P>0.05)；MTT、rCBF三组间比较具有统计学差异(P<0.05)，组内两两比较均有统计学意义，且A、B、C三组MTT依次延长，rCBF依次降低。PWI结合ACZ负荷试验测量三组大鼠CVR，12周龄WKY组：CVR(%)=(0.75±0.05)×100%；12周龄SHR组：CVR(%)=(0.40±0.03)×100%；20 w SHR组：(0.20±0.15)×100%；三组间两两比较P=0.000，具有统计学差异。

表1 三组大鼠静息(ACZ前)及负荷状态(ACZ后)额叶感兴趣区rCBV、MTT及rCBF值±s)

2.2病理结果见表2。20周SHR组大鼠小动脉管壁厚度与12周WKY、12周SHR组比较均具有统计学差异(P<0.05)，20周SHR组管壁厚度增加，12周WKY、12周SHR组间比较无统计学差异(P>0.05)。12周SHR组大鼠微循环网内毛细血管数目与12周WKY、20周SHR组比较具有统计学差异(P<0.05)，且12周SHR组大鼠毛细血管数目增多，12周WKY、20周SHR组间比较无统计学差异(P>0.05)。三组大鼠小动脉数目比较均无统计学差异(P>0.05)。ACZ负荷状态下，rCBV增加，MTT缩短。该组大鼠脑血流储备功能良好。ACZ负荷状态下rCBV增加，MTT值延长。该组大鼠脑血流储备通过延长MTT得以代偿。20周SHR组大鼠ACZ负荷状态下，rCBV稍有增加，MTT明显延长。该组大鼠脑血流储备功能较正常对照组明显降低，负荷状态下脑血流灌注的代偿能力降低。

表2 光镜下两组大鼠额叶ROI脑血管情况±s)

3 讨论

CVR是指在生理或病理状况下，脑血管根据血流灌注压的变化代偿性地扩张或收缩，以维持脑组织血流灌注量稳定的能力，是脑循环的重要保护机制之一〔2〕。临床上，Grubb根据脑血流代偿状况和代谢变化将血流动力学障碍性脑缺血分为三个阶段〔3〕，其中2期脑血流量中度减少，脑血管储备能力已经受损，对于扩血管药物没有反应，临床上可以借助CO2或ACZ等刺激试验评价病变程度；3期脑血流量明显减少，脑血管的自动调节机制已经失效，脑血管储备能力耗竭，只能通过神经细胞增加摄氧来维持机能，细胞始终处于缺血抑制状态，脑局部低灌注区神经元功能降低，此时可以通过正电子发射体层显像(PET)获得摄氧分数(OEF)来评价缺血程度〔4〕。当局部神经细胞增加摄氧后仍然不能满足其功能需要时，神经细胞逐渐死亡，并发生不可逆转的形态学改变〔5〕。CVR长期降低，最终会引发脑血流量的低灌注，这是所有脑梗死病因机制的最后通路。除缺血性脑卒中外，先天性或后天性颈动脉及椎动脉疾病、烟雾病、老年性痴呆、TIA、无症状性脑梗死等疾病患者的脑血管储备功能亦发生不同程度的改变〔6～9〕，这种脑血管储备功能的改变直接决定患者的预后。

高血压是缺血性脑卒中相对独立的危险因素，长期高血压可以导致脑小动脉及微循环病变引起CVR降低，这是高血压致脑卒中的重要原因之一。

PWI引用顺磁性对比剂(Gd-DTPA)作为外源性标记物，对其首过效应进行监测，通过磁共振信号随时间延长而变化的特征评价感兴趣区的脑血管微循环的灌注特征，并获得多个脑血流灌注参数图，从而定性、半定量地测量并比较脑血流量(CBF)、脑容量(CBV)、平均通过时间(MTT)和达峰时间(TTP)等指标〔10～13〕。脑血流负荷试验是指通过生理性刺激或血管扩张剂作用，增加对血管扩张剂反应敏感血管供血区的血流量，无反应区血流量不增加，从而增加正常部位与病变部位的图像及各种灌注参数的对比，即反映脑血管的储备功能。ACZ是一种可逆性碳酸酐酶抑制剂，正常脑血管在ACZ作用后血流量可增加约20%〔14〕，而病变血管无扩张、血流量不增加。

本实验中，静息状态下，三组大鼠rCBV及MTT伪彩图上未出现低灌注区，12周龄SHR大鼠rCBF稍有增加，这可能是因为其脑血管灌注压发生变化时，微循环毛细血管开放数目代偿性增加表现，与病理结果一致，此阶段应用加压药物治疗效果显著并预后较好。ACZ负荷试验后，12周龄WKY大鼠、12周龄SHR、20周龄SHR CVR逐级减低；WKY大鼠在应激状态下微循环毛细血管及小动脉、微动脉血管扩张，MTT值缩短，脑血流量增加；12周龄SHR静息状态时微循环毛细血管已处于扩张状态，但小动脉、微小动脉并未发生结构性重塑，应激状态下通过小动脉扩张以增加脑血流量；20周龄SHR的脑小动脉及微动脉管壁发生结构性重塑，管壁平滑肌数目增多，管腔内、外径均减小，在应激状态下脑血管的扩张处于失代偿状态，其脑血管储备功能明显降低；高血压导致毛细血管前动脉的结构性重塑造成外周阻力增加，也推动了血压进一步升高，引发机体并发症及功能衰竭〔14，15〕，此阶段中，抗高血压治疗不仅是单纯降低血压的问题，对阻力血管结构重塑的纠正应该得到足够的重视，如果降血压的同时阻力血管的结构得不到纠正，单纯血压降低反而会使血管的功能储备恶化，血管收缩及舒张能力进一步下降，严重影响相应组织器官的血液供应，导致靶器官结构和功能损害〔16〕。

综上所述，PWI结合ACZ负荷试验能够正确评价CVR，并在一定程度上反映脑血管的组织病理学改变，为高血压患者脑血管病亚临床期评价提供一种安全、稳定、无辐射的方法，对指导临床制定合理的治疗方案，从而控制病情进展、改善预后具有重要的参考价值。

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