【摘要】：腦出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)具有極高的致死率和致殘率,其發(fā)生發(fā)展引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。ICH的發(fā)生發(fā)展受到占位效應(yīng)、血液成分、血紅蛋白降解產(chǎn)物、炎癥反應(yīng)以及遺傳等不同因素的影響。目前臨床及基礎(chǔ)研究主要集中于血液成分、血紅蛋白降解產(chǎn)物和炎癥反應(yīng)所導(dǎo)致的腦組織損傷機(jī)制以及相應(yīng)的干預(yù)策略。而占位效應(yīng)同樣對(duì)ICH的發(fā)生發(fā)展具有重要影響,其不僅影響腦組織的物理結(jié)構(gòu)甚至導(dǎo)致腦疝,而且與ICH后的死亡率以及預(yù)后水平具有十分緊密的聯(lián)系。然而,關(guān)于占位效應(yīng)在腦組織損傷中的作用以及相關(guān)途徑并不清楚。因此,深入探究ICH過程中占位效應(yīng)的影響,可以更加全面地闡釋ICH的病理過程以及進(jìn)行早期干預(yù)和治療。本文基于生物力學(xué)的研究方法,根據(jù)血腫以及水腫產(chǎn)生的占位效應(yīng)對(duì)周圍腦組織發(fā)揮梯度靜水壓的作用,設(shè)計(jì)體外可控的靜水壓加載細(xì)胞模型和體內(nèi)ICH占位效應(yīng)動(dòng)物模型。探究不同大小靜水壓對(duì)細(xì)胞或者不同占位體積對(duì)腦組織的影響,以及尋找力學(xué)傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵蛋白;同時(shí)考察靜水壓與血紅蛋白的共同作用,為ICH過程中血腫及水腫產(chǎn)生的占位效應(yīng)誘導(dǎo)的靜水壓對(duì)其周圍腦組織的影響提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。進(jìn)一步通過藥物對(duì)力學(xué)通道蛋白進(jìn)行抑制,考察體外模型中藥物對(duì)靜水壓作用下神經(jīng)元細(xì)胞的影響;同時(shí)為了腦內(nèi)藥物遞送設(shè)計(jì)新型鼻吸入制劑,評(píng)價(jià)其釋放的藥物對(duì)力學(xué)通道蛋白表達(dá)以及占位效應(yīng)周圍腦組織的影響,為ICH后神經(jīng)損傷的干預(yù)提供新策略。本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)果:通過構(gòu)建體外可控的靜水壓細(xì)胞加載裝置,研究不同靜水壓對(duì)原代神經(jīng)元細(xì)胞的影響。依據(jù)臨床上ICH過程中血腫和水腫產(chǎn)生占位體積的大小以及前期有限元分析模擬計(jì)算,得出模型中對(duì)原代神經(jīng)元細(xì)胞加載kPa級(jí)別的靜水壓。隨著靜水壓的升高(20、30和40 kPa),力學(xué)損傷作用逐漸增強(qiáng)。尤其40 kPa靜水壓作用下,原代神經(jīng)元細(xì)胞活性明顯降低,細(xì)胞中乳酸脫氫酶釋放增加,細(xì)胞形態(tài)受到損傷,并且細(xì)胞凋亡顯著增加(*p0.05)。此外,靜水壓(40 kPa)與血紅蛋白共同作用下,細(xì)胞活性和凋亡等與單純靜水壓相比具有顯著差異(*p0.05)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,靜水壓可以導(dǎo)致原代神經(jīng)元細(xì)胞的損傷,也進(jìn)一步說明ICH過程中占位效應(yīng)導(dǎo)致的靜水壓升高對(duì)其周圍神經(jīng)細(xì)胞具有影響。通過向SD大鼠基底核區(qū)注射瓊脂糖凝膠構(gòu)建ICH占位效應(yīng)動(dòng)物模型,研究占位效應(yīng)對(duì)其周圍腦組織的影響,并探討其與血紅蛋白之間的相互作用。首先,通過核磁共振成像以及腦冠狀面病理組織切片表明,構(gòu)建的ICH動(dòng)物模型中所產(chǎn)生的占位體積大小與注射的瓊脂糖凝膠的體積大小(25μL、50μL和100μL瓊脂糖凝膠)之間具有體積依賴性;同時(shí),模型構(gòu)建過程中引發(fā)的出血極顯著低于自體血注射構(gòu)建的ICH模型(**p0.01)。因此,構(gòu)建的ICH占位效應(yīng)動(dòng)物模型更適用于研究單純的占位效應(yīng)產(chǎn)生的靜水壓對(duì)腦組織的損傷作用,極大程度地避免血紅蛋白在其中的影響。其次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明靜水壓可以損傷占位效應(yīng)周圍腦組織的正常結(jié)構(gòu),增加腦水腫,促進(jìn)腦組織凋亡。同時(shí),隨著凝膠體積的增加,損傷作用更加明顯;并且占位效應(yīng)導(dǎo)致的靜水壓可以進(jìn)一步加重血紅蛋白本身對(duì)腦組織的毒性作用。因此,實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)示了ICH急性期內(nèi)血腫及水腫產(chǎn)生的占位效應(yīng)已經(jīng)開始對(duì)其周圍腦組織產(chǎn)生影響;同時(shí)隨著占位體積的增大,其誘發(fā)的靜水壓所導(dǎo)致的力學(xué)損傷作用逐漸增強(qiáng);并且約4小時(shí)后的繼發(fā)性腦損傷階段,靜水壓可加重血紅蛋白對(duì)腦組織的損傷作用。以上結(jié)果為ICH過程中血腫及水腫產(chǎn)生的占位效應(yīng)誘導(dǎo)的靜水壓對(duì)其周圍腦組織的影響提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。通過構(gòu)建的體內(nèi)外模型,尋找ICH后參與靜水壓損傷作用的力學(xué)通道蛋白。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),靜水壓(40 kPa)可以促進(jìn)力學(xué)通道蛋白Piezo-2的表達(dá),而血紅蛋白對(duì)其表達(dá)無影響,但二者共同作用下可以進(jìn)一步促進(jìn)Piezo-2蛋白的表達(dá)(*p0.05)。顯示靜水壓與血紅蛋白之間具有協(xié)同效應(yīng),在ICH過程中可以共同損傷血腫周圍的腦組織。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中Piezo-2蛋白表達(dá)隨著占位體積的增大而逐漸增加;靜水壓與血紅蛋白共同促進(jìn)Piezo-2蛋白的表達(dá)。此外,體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),鹽酸尼卡地平(Nicardipine hydrochloride,NCD)以及Piezo-2蛋白抑制劑GsMTx-4均可以降低靜水壓作用下Piezo-2蛋白表達(dá)的升高,抑制鈣離子通道,且降低Piezo-2介導(dǎo)的靜水壓對(duì)原代神經(jīng)元細(xì)胞的損傷,顯著升高細(xì)胞活性,保持結(jié)構(gòu)正常以及降低凋亡等(*p0.05)。完善了ICH過程中靜水壓導(dǎo)致神經(jīng)損傷的作用途徑。為了在ICH發(fā)生早期及時(shí)干預(yù)占位效應(yīng)引起的神經(jīng)損傷,結(jié)合鼻吸入劑型腦內(nèi)快速遞送藥物的特點(diǎn),構(gòu)建了載NCD的電荷驅(qū)動(dòng)型鼻吸入原位凝膠用于拮抗Piezo-2蛋白表達(dá)及其參與的靜水壓損傷作用。NCD被包埋在正電荷的殼聚糖納米粒內(nèi),再裝載至表面具有正電荷涂層的原位凝膠中,通過電荷驅(qū)動(dòng)作用使殼聚糖納米�？焖俣ㄏ虻剡\(yùn)動(dòng)至鼻粘膜,從而提高了納米粒的鼻粘膜吸收率和藥物的生物利用度。與對(duì)照組相比,靠近粘膜層的納米粒數(shù)量從總數(shù)的10%提高到了約30%。體外及體內(nèi)藥物釋放實(shí)驗(yàn),表明電荷驅(qū)動(dòng)作用可以促進(jìn)藥物快速釋放且靶向進(jìn)入腦組織中,提高其相對(duì)生物利用度(提高了約70%)。釋放出的NCD可以抑制ICH模型中Piezo-2蛋白的表達(dá),從而阻斷其參與的力學(xué)效應(yīng);降低血腫和水腫等占位體積,改善靜水壓導(dǎo)致的神經(jīng)損傷;維持血腫周圍腦組織的正常結(jié)構(gòu),降低神經(jīng)組織的凋亡。因此,新型鼻吸入制劑遞送NCD可有效地抑制Piezo-2表達(dá)而拮抗其參與的靜水壓力學(xué)損傷過程,為ICH后神經(jīng)損傷的干預(yù)提供了新策略。
【圖文】：

(Disability-adjusted life-years, DALYs)以及治療費(fèi)用都在不斷地球就有 1 690 萬例腦卒中發(fā)生，最終導(dǎo)致 590 萬例死亡和 10使其成為繼缺血性心臟病后第二高死亡率和第三高 DALYs 的疾國家的中國，統(tǒng)計(jì)分析表明腦卒中（約 170 萬例）為死亡率最高troke)包括出血性腦卒中和缺血性腦卒中。自 1990-2010 年之間性腦卒中的增長率為 37%，而出血性腦卒中則達(dá)到 47%；特別后者的增長率達(dá)到了 22%，而發(fā)達(dá)國家卻只有 8%[3]。出血性腦膜下腔出血(Subarachnoid hemorrhage, SAH)以及腦出血(Ige, ICH)[3]。隨著動(dòng)脈瘤顯微夾閉和介入治療等技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)果已有顯著提高。然而，ICH 并沒有被廣泛認(rèn)可且有效的治療能損傷或者改善預(yù)后[4]，具有極高的致死率和致殘率[5]。尤其我是排在世界的首位，為我國帶來了極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)[6]。因卒中，尤其是 ICH，，深入探究疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，尋找干預(yù)我國刻不容緩。

圖 1.2 ICH 發(fā)生發(fā)展過程中力學(xué)刺激的變化。ICH 的時(shí)間曲線分為原發(fā)性和繼發(fā)性腦損傷的時(shí)間曲線，并且指出力學(xué)刺激與生化信號(hào)之間的關(guān)系。T1 指 ICH 發(fā)生時(shí)，血管破裂且其中的血液以極大的剪切力進(jìn)入腦組織（A）。然后，力學(xué)刺激變?yōu)殪o水壓以及拉伸力或者壓縮力。T1-T2指 ICH 后 4 小時(shí)內(nèi)血腫體積急劇增長的過程（B）。T2 指紅細(xì)胞破裂和腦水腫產(chǎn)生的時(shí)刻（C）。血腫體積在ICH后24小時(shí)之內(nèi)持續(xù)增長（T3），而水腫體積在ICH后前幾天之內(nèi)持續(xù)增長（T4）[7]Fig. 1.2 Value of mechanical stimuli on the neural network in the onset and development of ICH.The time course of ICH illustrates the primary and secondary injuries, and also shows the causalitybetween the mechanical and biochemical effects. T1 is the beginning of ICH in which the bloodvessel bursts and blood infiltrates into the brain tissues with a dramatic value of shear force (A).Next, the hydrostatic pressure and tensile or compressive force become the principal mechanicaleffects. T1-T2 is the drastic growth of hematoma in the first 4 h of ICH approximately (B). In T2,erythrocytes lyse and edema occur (C). The growth of hematoma can last up to the first 24 h fromthe onset (T3), and edema can last up to the next several days (T4)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R743.34

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 任鵬;腦出血后血腫應(yīng)力分布演變規(guī)律及組織損傷預(yù)測的研究[D];重慶大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2618195