老龄慢性酒精中毒大鼠模型大脑中动脉力学特性

郑广翔 李新颖 罗 民 徐 淼 (长春市第六医院精神科，吉林 长春 005)

老龄慢性酒精中毒大鼠模型大脑中动脉力学特性

郑广翔 李新颖1罗 民2徐 淼3(长春市第六医院精神科，吉林 长春 130052)

目的探讨正常与老龄慢性酒精中毒大鼠大脑中动脉的力学特性。方法建立老龄慢性酒精中毒大鼠模型，随机分为模型组与对照组，建模第55天起对各组大鼠进行Morris 水迷宫实验，取两组大鼠大脑中动脉进行拉伸实验，将两组大鼠断头后快速取脑，漂洗，将额区皮质分离后以生理盐水为介质，脑组织与生理盐水重量体积比为9∶1，制成10%脑组织匀浆液，离心后取上清液0.2 ml加入试管，测量丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和金属硫蛋白(MT)含量。结果模型组各时间点逃避潜伏期值显著大于对照组(P<0.05)。模型组SOD和MT含量显著小于对照组，MDA含量显著大于对照组(均P<0.05)。模型组大鼠大脑中动脉弹性限度应变、弹性限度应力、最大应力、最大应变均显著小于对照组，弹性模量显著大于对照组(均P<0.05)。结论老龄慢性酒精中毒大鼠模型大脑中动脉力学特性发生了改变。

慢性酒精中毒；力学特性

酒精中毒是引起脑组织损伤、脑血管病变的因素之一，王念等〔1〕研究表明，慢性酒精中毒患者有不同程度脑萎缩、脑梗死、脑白质脱髓鞘、胼胝体变性、韦尼克脑病等。研究表明，胎儿脐静脉和大脑中动脉应力-应变变化规律具有相似性〔2〕。于波等〔3〕研究表明，动脉粥样硬化模型大鼠大脑中动脉的力学性质发生了改变。国内外对酒精中毒后引起脑血管病变相关机制已经有了一定的报道〔4～7〕。本文旨在探讨老龄慢性酒精中毒模型大脑中动脉的生物力学特性。

1 材料和方法

1.1材料

1.1.1实验大鼠 健康雄性清洁级10月龄SD大鼠40只，随机分为对照组、模型组各20只，体重245～248 g，由长春高新医学动物实验研究中心提供〔许可证号：SCXK-(吉)：2003-0004〕。SPF级动物饲养室饲养，动物饲养环境温度22℃～24℃，湿度56%～61%。按参考文献〔8〕的方法建立老龄慢性酒中毒大鼠模型：第1、2、3周对大鼠分别以酒精浓度为5%(V/V)、10%(V/V)、20%(V/V)，第4～8周以35%(V/V)浓度(乙醇3.50 g·kg-1·d-1)灌胃；对照组大鼠灌同等体积的生理盐水10 ml·kg-1·d-1。

1.1.2仪器、试剂和实验装备 Morris水迷宫(淮北正华生物仪器设备有限公司)。丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、金属硫蛋白(MT)试剂盒(南京建成生物工程研究所)；KDC 40 离心机(科大创新股份有限公司中佳分公司)。Morris水迷宫为深25 cm、高50 cm、直径160 cm的圆形水池，水池的内壁均为黑颜色，水池内水温为(22±2)℃，以等距离点将水池分为4个象限，设第3象限为目标象限，在距离水池壁35 cm、直径12 cm处放有高23 cm黑色的圆形站台，站台位于水面下2 cm。在水迷宫池壁内侧贴着不同形状的标志物。将摄像机连接水迷宫实验装备。拉伸实验设备为长春试验机研究所集团生产的电子万能试验机(长春，吉林省，中国)，试验机配有温控仪和环境温箱，根据需要可进行实验温度设定。以长春市第三器厂生产的CCs-3型读数显微镜(长春，吉林省，中国)测量各组大鼠大脑中动脉试样的几何尺寸。

1.2方法

1.2.1大鼠水迷宫实验方法 于建模第8周起对大鼠进行Morris水迷宫实验，实验前1 d两组大鼠在水池自由游泳2 min，以适应实验环境，第2天正式实验：将大鼠置于站台上适应10 s后随机将大鼠从不同象限面壁放于池内，大鼠登上站台5 s后终止记录，记录时间最长120 s，如果大鼠在120 s内不能上台，引导大鼠登上站台适应10 s，完成后将大鼠放入鼠笼中。每天将大鼠置入池内4次，每次时间间隔60 min，大鼠定位航行训练4 d，测量平台逃避潜伏期次数，以此来判定大鼠的空间记忆能力。

1.2.2大鼠大脑中动脉试样取样 于建模60 d后，水分氯醛(0.3 ml/100 g)以腹腔注射的方法麻醉大鼠后开颅，在ZC-x-6A手术显微镜下(镇江市卓创医疗科技有限公司)找到大鼠大脑中动脉，以无菌塑柄手术刀(浙江省遂昌双剑医疗器械有限公司)切取各组大鼠大脑中动脉，每组20个大脑中动脉标本，将标本放置生理盐水槽中。实验前以无菌塑柄手术刀切取两组大鼠大脑中动脉试样，每组20个，试样长12 mm。

1.2.3两组大鼠脑组织匀浆加工制作 两组大鼠大脑中动脉试样切取完后，大鼠头切断后取脑，漂洗，分离额区皮质后，以生理盐水为介质，生理盐水重量与脑组织重量体积比为9∶1，制成10%脑组织匀浆液，3 500 r/min离心20 min，分别取各组上清液0.2 ml加入试管，待测量SOD、MDA、MT含量。按MT试剂盒操作说明，采用硫代巴比妥酸比色法测定MT含量。按SOD试剂盒操作说明，以日本东京日立公司U3410分光光度仪采用黄嘌呤氧化酶(XO)法测定SOD含量。按MDA试剂盒操作说明，采用硫代巴比妥酸比色法测定MDA含量；大鼠脑组织匀浆中MDA含量=(测定管吸光度-测定空白管吸光度)/(标准管吸光度-标准空白管吸光度)×标准品浓度(10 nmol/ml)×样品测试前稀释倍数。

1.2.4两组大鼠大脑中动脉单向拉伸实验 模型组大鼠大脑中动脉试样直径0.99～1.03 mm、对照组1.02～1.05 mm，设定拉伸实验温度为36.5℃±1℃。按参考文献〔4～6〕的方法对两组大鼠大脑中动脉试样进行处理预调。分别将每个处理预调后的两组大脑中动脉试样装夹于万能拉伸试验机的夹具内，以1.5 mm/min的实验速度对大脑中动脉试样进行一维拉伸实验。实验中向试样不断地喷洒生理盐水。实验结束后，计算机自动输出试样的弹性模量、弹性限度应变、最大应变、最大应力、最大应变、应力-应变曲线。

1.3统计学方法 应用SSPS13.0软件进行t检验。

2 结 果

2.1两组大鼠水迷宫实验比较 模型组各时间点每天1次、每天4次航行测试的逃避潜伏期显著大于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组每天1次、4次行形测试的逃避潜伏期比较

与对照组比较：1)P<0.05，下表同

2.2两组MDA、SOD、MT含量比较 对照组SOD和MT含量大于模型组，MDA含量显著小于模型组(P<0.05)。见表2。

表2 两组MDA、SOD、MT 含量比较

2.3两组大鼠大脑中动脉试样拉伸实验结果 模型组大脑中动脉弹性限度应变、最大应变、弹性限度应力、最大应力显著小于对照组，弹性模量值显著大于对照组(P<0.05)。见表3。两组大鼠大脑中动脉应力-应变曲线见图1。分别建立两组大鼠大脑中动脉试样的应力-应变函数关系表达式，对照组大脑中动脉=-0.000 0e5 +0.000 2e4 +0.013 0e3+ 30.268 8e2 +2.760 3e；模型大鼠组大脑中动脉=-0.000 0e5 +0.000 1e4 +0.014e3+0.551 0e2 +1.010 3e。

表3 两组大鼠大脑中动脉试样拉伸结果比较

图1 两组大鼠大脑中动脉应力-应变曲线

3 讨 论

本研究结果表明，大鼠酒精中毒后使脑组织缺血、缺氧，从而引起脑组织自由基释放，造成SOD值下降，MDA值上升。MT是一种高效的自由基清除剂，对氧化应激状态下机体细胞、组织的保护具有重要作用；MT可直接捕获多种活性氮和自由基，起到清除自由基的作用等〔7〕。酒精在体内代谢后会产生大量自由基，并通过氧化应激反应引起神经细胞损伤，MT作为一种具有高效保护性蛋白，发挥重要的抗氧化作用。本研究结果说明，长期的酒精摄入会使动物脑组织内MT含量发生变化，脑组织清除自由基的能力下降。酒精中毒使大鼠脑组织受到损伤后造成氧化应激反应，可能是慢性酒精中毒性脑损害的发病机制之一；长期大量酒精摄入可导致动物脑组织中氧自由基的产生与清除失衡，从而导致脑组织损伤，氧化应激可能是慢性酒精脑损害的中间环节或始动因素，对慢性酒精中毒患者要尽早进行抗氧化治疗，中断氧化应激反应的恶性循环，使氧自由基的平衡状态得到恢复，起到更好地保护脑组织的效果〔8〕。

本文以数学统计学模型验证应力应变实验数据，能更好地阐明慢性酒精中毒模型和对照组大鼠大脑中动脉的拉伸力学性质，为慢性酒精中毒造成坐骨神经损伤的发病机制提供生物力学方面的理论依据。

1王 念，邢雪梅，全亚萍.慢性酒精中毒性脑病诊治及分析〔J〕.中国实用神经疾病杂志，2013；16(22)：40-1.

2赵 奕，张忠君，李 鹏，等.胎儿脐静脉与大脑中动脉拉伸力学特性的对比分析〔J〕.生物医学工程研究，2014；33(4)：255-8.

3于 波，孙长江，权铁刚，等.动脉粥样硬化模型动物脑血管的拉伸力学特性〔J〕.中国组织工程研究与临床康复，2010；14(24)：4445-8.

4Zhang ZJ，Li YJ，Liu XG，etal.Human umbilical cord blood stem cells and brain-derived neurotrophic factor for optic nerve injury：a biomechanical evaluation〔J〕.Neural Regene Res，2015；10(7)：1134-8.

5Wang Y，Li ZW，Luo M，etal.Biological conduits combining bone marrow mesenchymal stem cells and extracellular matrix to treat long segment〔J〕.Neural Regen Res，2015；10(6)：965-71.

6Jin H，Yang Q，Ji F，etal.Human amniotic epithelial cell transplantation for the repair of injured brachial plexus nerve：evaluation of nerve viscoelastic properties〔J〕.Neural Regen Res，2015；10(2)：260-5.

7徐爱芳，高 锦，陈 刚，等.手足口病病原学及流行病学研究进展〔J〕.中国卫生检验杂志，2011；21(1)：252-3.

8段玉香，王 彦，张瑞荣.大鼠慢性酒精性脑损害及额区MDA、MT 含量变化的研究〔J〕.医学动物防制，2012；28(7)：721-6.

9赵 丽，韩 威，陈嘉峰，等.酒精中毒大鼠脑血管病变及相应脑组织损伤的病理观察〔J〕.中风与神经疾病杂志，2005；22(1)：51-3.

10Camopbell GR，Campbell JH，Manderson JA，etal.Arterial smooth muscle，or multifunctional mesenchymal cell〔J〕.Arch Pathol Lab Med，1988；112(10)：977-86.

11戴克戎，王以进，周健男，等.骨骼系统的生物力学基础〔M〕.上海：学林出版社，1985：89-94.

12朱明娟，常子奎.生理及病理时血管顺应性弹性模量改变的初步观察〔J〕.天津医药，1991；19(12)：70-13.

13孙万群，李文春，王汉琴，等.胎儿脐带静脉的生物力学特性的研究〔J〕.医用生物力学，2001；16(4)：222-4.

14Fang XH，Longstreth WT Jr，Li SC，etal.Longitudinal study of blood pressure and stroke in over 37，000 People in China〔J〕.Cerebrovasc Dis，2001；11(3)：225-9.

15Numminen H，Hillbom M，Juvela S.Platelets，alcohol consumption，and onset of brain in farction〔J〕.J Neurol Neurosurg Psychiatry，1996；61(4)：376-80.

16Rizzo A，Breda A，Moretto F，etal.Therapeutic use of metadoxine in chronic alcoholism，double blind study of patients in a department of general medicine〔J〕.Clin Ter，1993；142(3)：243-50.

R595.6

A

1005-9202(2017)24-6049-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.24.019

吉林省科技发展计划资助项目(No.20110492)

1 吉林大学中日联谊医院超声科 2 吉林大学中日联谊医院疼痛科

3 长春市第六医院司法鉴定科

徐 淼(1976-)，女，副主任医师，主要从事精神司法鉴定与生物医学工程研究。

郑广翔(1975-)，男，硕士，副主任医师，主要从事精神科临床与生物医学工程研究。

〔2017-05-26修回〕

(编辑 袁左鸣/滕欣航)