二氧化氮与缺血性脑中风和血管性痴呆的相关性研究

武丽芳, 胥向红, 高晓嵘, 杜剑峰

(延安大学附属医院 心脑病血管病区 神经内科一病区, 陕西 延安, 716000)



二氧化氮与缺血性脑中风和血管性痴呆的相关性研究

武丽芳, 胥向红, 高晓嵘, 杜剑峰

(延安大学附属医院 心脑病血管病区 神经内科一病区, 陕西 延安, 716000)

摘要:目的探讨二氧化氮与缺血性脑中风和血管性痴呆的发生发展的关系。方法制作MCAO大鼠模型，并进行NO2染毒，全自动血液流变仪检测NO2对大鼠血液流变学的影响，进行MCAO大鼠神经功能评分，检测NO2对MCAO大鼠神经功能恢复的影响；利用Western blot法检测大鼠大脑皮层中相关细胞因子。结果NO2短期和长期暴露影响大鼠血液的血浆黏度，染毒组高于对照组(P<0.05); NO2长期暴露影响大鼠血液红细胞聚集指数，染毒组高于对照组(P<0.05); MCAO模型大鼠缺血再灌注3 d和5 d时，Stroke+NO2组大鼠神经功能和Stroke组比较有显著差别(P<0.05); NO2暴露后大鼠大脑皮层的ET-1表达增加，并且随着NO2暴露浓度的增加而增高；而eNOS、nNOS的表达量减少，并且随着NO2暴露浓度的增加而减少。结论NO2污染与缺血性脑中风和血管性痴呆发生发展密切相关。

关键词:二氧化氮; 脑中风; 血管性痴呆

室外空气污染是普遍存在的，并且随着人们生活方式的转变，汽车数量的增加，其严重程度越来越高，它与心脑血管疾病的发病率和死亡率密切相关[1]。NO2是室外空气污染中的主要污染物，特别在一些大城市尤其明显[2]。二氧化氮污染主要来源于源于车尾气的排放、石油制品及煤炭等石化燃料的燃烧过程中产生、氮肥和有机中间体等产品生产过程中产生以及金属在冶炼时产生的废气中等，它是一种强氧化剂，毒性要高于一氧化氮。长期接触二氧化氮会对机体的多个系统和器官造成毒害作用，引起的呼吸系统疾患主要有哮喘、肺气肿、肺癌、慢性阻塞性肺病、变应性疾病等；在心脑血管系统主要发现与血栓、血管炎症、跛行、中风等发生有关；还会引起神经功能受损[3-4]。虽然流行病学研究[5]表明，室外空气中二氧化氮污染与缺血性脑中风和血管性痴呆的发生有一定的关联，但是还没有直接的证据证实，二者之间有直接的因果关系。本研究利用NO2实验动物模型来探讨NO2与缺血性脑中风和血管性痴呆发生的相关性。

1材料与方法

1.1　实验材料

NO2气体，纯度为99.99%, 购自延安市宏丰气体有限公司; N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐、冰乙酸、对氨基苯酸、亚确酸钠均购自上海晶纯生化科技股份有限公司。

1.2　实验大鼠NO2染毒

实验用Wistar雄性大鼠购自南京君科生物工程有限公司，清洁级，体质量为180～220 g。血液流变学检测实验分为4个实验组，每组10只大鼠，共40只，包括1个月NO2染毒组(5 mg/m3NO2)和对照组，3个月NO2染毒组(5 mg/m3NO2)和对照组。缺血中风模型实验分为3个实验组，每组12只大鼠，共计36只，包括假手术组、MCAO模型组和MCAO+NO2染毒组，MCAO+NO2染毒组大鼠进行MCAO手术24 h后，进行NO2染毒，染毒浓度为5 mg/m3NO2，每天6 h，染毒7 d。细胞因子检测实验分为4个实验组，每组10只，共40只，包括1介对照组，其他3组分别为NO2染毒高中低剂量组(20、10、5 mg/m3NO2)，每天6 h, 染毒7 d。

1.3　血液流变学测试

收集各组大鼠全血5 mL, 利用全自动血液流变仪在37 ℃下测定不同切变率下各组大鼠的血浆和全血黏度，采用旋转黏度仪检测各组大鼠的红细胞压积。

1.4　MCAO模型大鼠神经功能评价

各组大鼠神经功能缺失评价采用Garcia JH[6]报道的方法，从大鼠麻醉清醒后开始，隔天进行1次评价，一直到实验结束为止。

1.5　Western blot法检测细胞因子

采用常规Western blot法检测各组大鼠大脑组织中ET-1、eNOS、ICAM-1、PKA、PKC、p-ERK的含量。

1.6　统计学分析

数据采用SPSS 13.0进行数据分析，根据数据的特点选用不同的分析方法，并对数据进行推断。以α=0.05 为检验水准，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1　NO2对大鼠血液流变学的影响

NO2短期和长期暴露对于大鼠血液全血黏度的影响不大，仅是在30/s的切变应力下染毒组高于对照组(P<0.05); NO2短期和长期暴露对于大鼠血液的血浆黏度影响均比较大，在三个切变应力下，均是染毒组高于对照组(P<0.05); NO2长期暴露对于大鼠血液红细胞聚集指数影响比较大，染毒组高于对照组(P<0.05); NO2短期和长期暴露对于大鼠血液红细胞刚性均有影响，均是染毒组高于对照组(P<0.05)。见表1。

表1　NO2对大鼠血液流变学的影响

与对照组比较，*P<0.05。

2.2　NO2对MCAO模型大鼠神经功能恢复的影响

NO2能够影响MCAO模型大鼠神经功能恢复情况。MCAO模型大鼠缺血再灌注1 d, Stroke + NO2组大鼠神经功能和Stroke组比较，2组无显著差别；MCAO模型大鼠缺血再灌注3 d和5 d时，Stroke+NO2组大鼠神经功能和Stroke组比较，两组有显著差别(P<0.05); Stroke组大鼠神经功能恢复情况优于Stroke+NO2组大鼠。见表2。

表2　NO2对大鼠神经功能的影响

与Stroke组比较，*P<0.05。

2.3　不同浓度NO2暴露后对大鼠NO2暴露后大脑皮层ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的影响

NO2暴露后大鼠大脑皮层的ET-1表达增加，并且随着NO2暴露浓度的增加而增高；而eNOS、nNOS的表达量减少，并且随着NO2暴露浓度的增加而减少; iNOS的表达量未出现明显变化，仅是20 mg/m3, NO2暴露组表达量高于对照组。见图1。

图1 不同浓度NO2暴露后对大鼠ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的影响

3讨论

随着世界人口老龄化情况越来越严重，缺血性脑中风和血管性痴呆的发病率也越来越高，成为老年人常见的疾病之一，并且死亡和致残的比率较高，成为威胁老年人的身体健康和生存质量的一大杀手，对家庭和社会的医疗、经济等方面均带来非常大的负担。

缺血性脑中风和血管性痴呆的病因比较复杂，与多种因素有关，如遗传因素、吸烟、饮酒、种族、职业环境、空气污染等，而随着工业化进程的发展，越来越多的汽车进入到人们的生活，而因此而造成的大气污染也成了引起这类疾病的一个得要的原因，而大气污染中比较严重的一种就是NO2污染，因此了解其与缺血性脑中风和血管性痴呆发生发展的关系，对于这类疾病的预防和治疗具有非常重要的意义[7-8]。本实验中作者发现NO2暴露非常明显的影响大鼠血浆黏度，同时也改变了大鼠血液红细胞聚集指数和红细胞刚性; NO2暴露对于影响MCAO模型大鼠神经功能的恢复，不利于其恢复；检测NO2暴露后大鼠大脑皮层的细胞因子，作者发现NO2暴露后大脑皮层中ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的表达均受到了影响。这些表现与缺血性脑中风和血管性痴呆出现的表现均相类。

综上所述，NO2污染与缺血性脑中风和血管性痴呆发生发展密切相关，为了减少其发病率和致死、致残率，应该重视空气污染，特别是空气中的NO2污染。

参考文献

[1]Olsen D B, Kohls M, Amey G. Impact of oxidation catalysts on exhaust NO2/NOXratio from lean-bum natural gas engines[J]. J Air Waste ManagAssoc, 2010, 60: 867.

[2]Takenoue Y, Kaneko TMiyamae T, et al. Influence of outdoor NO2exposure on asthma in childhood: Meta-analysis[J]. Pediatr Int, 2012, 54: 762.

[3]Faustini A, Stafoggia M, Cappai Q, et al. Short-term effects of air pollution in a cohort of patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. Epidemiology, 2012, 23: 861.

[4]Zorana J, Andersen, PhD Luise C, et al. Stroke and Long-Term Exposure to Outdoor Air Pollution From Nitrogen DioxideA Cohort Study[J]. Stroke, 2012, 43: 320.

[5]Garcia J H, Wagner S, Liu K F, et al. Neurological deficit and extent of neuronal necrosis attributable to middle cerebral artery occlusion in rats[J]. Stroke, 1995, 26(4): 627.

[6]Hongyan Li, XiaoyunXin. Nitrogen dioxide (NO2) pollution asapotential risk factor for developing vascular dementia and its synaptic mechanisms s[J]. Chemosphere, 2013, 92: 52.

[7]Takashi Yorifuji, Saori Kashima, ToshihideTsuda, et al. Long-term exposure to traffic-related air pollution and the risk of death from hemorrhagic stroke and lung cancer in Shizuoka, Japan[J]. Science of the Total Environment, 2013, 443: 397.

[8]桑楠, 云洋, 侯丽. SO2吸入对大鼠海马组织炎性因子水平、韩稳态和即早基因表达的影响[J]. 环境科学学报, 2008, 28: 2315.

Study on the correlation between nitrogen dioxide and ischemic stroke as well as vascular dementia

WU Lifang, XU Xianghong, GAO Xiaorong, DU Jianfeng

(TheFirstWardofNeurologyDepartmentintheCardiovascularWard,AffiliatedHospitalofYan′anUniversity,Yan′an,Shaanxi, 716000)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the occurrence and development relationship between nitrogen dioxide and ischemic stroke and vascular dementia. MethodsThe rat model of MCAO rats were established and automatic blood rheometer was used to test effect of NO2on hemorheology in rats, neural function score in MCAO rats was carried out, and the effect of NO2on neural function recovery of MCAO rats was studied. The related cytokines by Western blot assay in the rat cerebral cortex was tested. ResultsNO2short term and long term exposure can affect blood plasma viscosity in rats, the exposure group was higher than that in the control group (P<0.05). NO2chronic exposure affected of red blood cell aggregation index of rats, exposure group was higher than control group (P<0.05). Ischemia reperfusion for 3 days and 5 days in MCAO models, there was significant difference in rat nerve function between Stroke + NO2group and stroke group (P<0.05). The expression of ET-1 in cerebral cortex after exposure of NO2was increased, and it increased with increasing of NO2exposure concentrations. and eNOS, nNOS expression decreased, and it decreased with increasing of NO2exposure concentration. Conclusion NO2pollution is closely related to ischemic stroke and vascular dementia.

KEYWORDS:nitrogen dioxide; stroke; vascular dementia

收稿日期:2015-03-11

中图分类号:R 743.3

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2015)17-018-03

DOI:10.7619/jcmp.201517006