异丙酚对脊髓缺血再灌注大鼠脊髓自由基和超氧化物歧化酶的影响

【摘要】  　　 目的 研究异丙酚预处理对脊髓缺血再灌注早期脊髓组织丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性变化的影响，以探讨异丙酚在抗脊髓继发性损伤中的作用。方法 54只成年雄性SD大鼠随机分为3组：假手术组（S）、再灌注组(IR)和异丙酚组(P)，再灌注组和异丙酚组又各分1h、4h、8h、16h四个观察相点组（各组n=6）。除假手术组外，所有动物均采用腹主动脉肾下夹闭法造成脊髓缺血再灌注模型，观察各组脊髓组织内MDA含量和SOD活性。结果 脊髓缺血再灌注后脊髓组织MDA立即上升，8h达最高峰，此后随之下降，但至16h仍高于正常对照组；而SOD活性显著下降，8h达最低，随后逐渐回升，至16h仍低于缺血前。与再灌注组比较，异丙酚组各相点MDA含量降低，SOD活性增强。结论 异丙酚预处理对脊髓缺血再灌注损伤具有保护作用。

【关键词】  异丙酚　缺血再灌注　自由基　超氧化物歧化酶　脊髓

    Abstract：Objective To investigate the effects of propofol preconditioning on concentration of MDA and activities of superoxide dismutas(SOD)after spinal cord ischemia reperfusion associated with abdominal aortic cross-clamping and explore the antioxidation of propofol.Methods 54 adult male Sprague-Dawley rats were randomly divided into sham group、ischemia reperfusion group and propofol group.The concentration of malonyldialdehyed(MDA)and activities of SOD in spinal cord were measured at pre-ishemia,reperfusion 1h,reperfusion 4h,reperfusion 8h,reperfusion 16h.Results After referfusing,the concentration of MDA immediately increased till the peak at reperfusion 8h then decreased gradually,activities of SOD decreased and it reached the lowest at 8h then increased gradually.In propofol group,the concentrations of MDA were lower and the activities of SOD were higher at each phase point than these of ischemia reperfusion group.Conclusion This study suggested that propofol preconditioning had antioxidation in the secondary pathological damage of spinal cord ischemia reperfusion.

    Key words:propofol;ischemia reperfusion;free radical;superoxide dismutas；spinal cord

     临床上行主动脉瘤、骶管肿瘤手术时，常需阻断主动脉，从而导致脊髓损伤，严重者可引起截瘫，尤其是前者，有报道其发生率达12%［1］。在这一过程中，除缺血缺氧对脊髓直接损害外，血流恢复后自由基对脊髓的继发性氧化损伤亦起了重要作用［2］。异丙酚是一种常用的静脉麻醉药，具有抗氧化损伤作用［3］，但其抗脊髓组织氧化损伤作用的较少。本实验观察了脊髓缺血再灌注早期脊髓组织内丙二醛（malonyldialdehyed,MDA）含量及超氧化物歧化酶（superoxide dismutas,SOD）的变化及异丙酚预处理的影响，以探讨异丙酚对脊髓继发性损伤的作用。

    1  材料与方法

    1.1  动物分组及模型建立

    54只健康成年雄性SD大鼠，体重200～250 g，随机分为假手术组（6只）、缺血再灌注组和异丙酚组（各24只）。所有动物均经腹腔注射1%戊巴比妥钠（60 mg/kg）麻醉，麻醉后常规消毒，左侧腹部背最长肌外侧缘直切口，解剖分离腹主动脉,于左肾动脉下方夹闭腹主动脉40 min，然后开放腹主动脉，关闭腹腔，造成脊髓缺血再灌注模型。假手术组除不夹闭腹主动脉外所有操作与其他组相同；异丙酚组于夹闭腹主动脉前自下腔静脉注入20 mg/kg异丙酚，其余各组输等量生理盐水。

    1.2  脊髓组织内自由基含量和超氧化物歧化酶活性检测    分别于缺血前、缺血再灌注后1 h、4 h、8 h、16 h等各时相点在活体状态下断头处死动物，取脊髓组织（L2～3），用冰生理盐水洗去残血，拭干，称重，置玻璃匀浆器中，加入冷生理盐水制备组织匀浆，存于-70℃深低温冰箱中，待测。MDA采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法［4］，利用722分光光度计于波长532 nm测定OD值，含量单位：μmol/g.SOD测定采用黄嘌呤氧化酶法。黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的作用下生成超氧阴离子自由基，后者氧化羟胺的最终产物为亚硝酸盐。亚硝酸盐在对氨基苯磺酸和甲苯胺的作用下呈紫红色。SOD清除了超氧阴离子自由基后形成的亚硝酸盐减少，可通过比色测定SOD含量。规定大鼠脊髓每毫克蛋白中SOD抑制率达50%时所对应的SOD量为一个亚硝酸盐单位(nU)，结果以nU/mg蛋白表示。详细操作步骤按说明书进行。

    1.3  统计学方法

    使用SPSS 10.0统计软件包，所有参数用均数±标准差（±s）表示，各组间采用成组设计的t检验比较。

    2  结果

    2.1  脊髓组织MDA含量变化  见表1。

    2.2  脊髓组织SOD活性的变化  见表2表1  脊髓缺血再灌注前后脊髓组织中MDA含量

　　2.3ａｂ13.3±1.8ａｂP6.4±1.2ａｂ9.8±1.7ａｂｃ〖〗11.4±1.9ａｂｃ13.5±2.1ａｂｃ注：与假手术组比较ａ:P＜0.05，ｂ:P＜0.01；与再灌注组比较ｃ:P＜0.05。 表2  脊髓缺血再灌注前后脊髓组织中SOD活性(nu/mg).（从上表可以看出,缺血前MDA为4.6±0.9 μmol/g，缺血后脊髓组织内MDA含量1 h即见上升，8 h升至最高峰，达14.4±2.3 μmol/g,此后缓慢下降，16 h仍高于缺血前（P＜0.01）；异丙酚预处理后1 h、4 h、8 h相点值虽比假手术组升高，但低于再灌注组(P＜0.05)，而16 h相点值差别不显著（P＞0.05）。SOD活性缺血前最高，为80.4±6.5 nU/mg,再灌注后迅速下降，8 h达最低，为40.4±4.4 nU/mg，以后逐渐回升，16 h仍高于缺血前水平（P＜0.01）；异丙酚预处理组各相点较再灌注组活性明显增加。

    3  讨论

    夹闭主动脉可导致脊髓缺血缺氧性损伤和再灌注损伤。脊髓缺血缺氧后，细胞膜上Na＋—K＋—ATPase功能受损，使细胞内钠增多，神经元和神经胶质水肿，同时无氧代谢产物堆积，脊髓间质水肿，脊髓内压急剧升高，进一步加重脊髓的缺血缺氧。此外，缺血缺氧引起ATP及磷酸肌酸的耗竭，直接抑制耗能的代谢过程。脊髓缺血还使兴奋性氨基酸（EAA）释放增多，后者与脊髓上的N—甲基天门冬氨酸（NMDA）受体结合，开放非选择性离子通道，钙离子大量进入细胞内形成钙超载，从而导致细胞结构和功能的进行性破坏。脊髓组织膜结构含有丰富的脂质，缺血使神经细胞线粒体氧化还原酶系脱耦联，产生大量氧自由基，后者在再灌注时易攻击脂质引发过氧化反应，从而破坏膜结构的完整性。因此，脂质过氧化反应是夹闭主动脉所致脊髓损伤的重要机制之一［5］。

    MDA是脂质过氧化的最终产物，测定MDA可直接反映自由基水平，其含量高低是组织细胞损伤的重要标志［6］。从表1看出，本实验条件下，脊髓缺血再灌注后MDA迅速上升，8 h达最高峰，随后缓慢下降，但16 h仍不能恢复正常。反映出自由基在脊髓继发损伤中的重要性。SOD是自由基的重要清除酶之一，它除通过催化O2-歧化反应，发挥抗氧自由基外，还可增强H2O2浓度的调节功能保护组织细胞。SOD活性可反映机体对氧自由基清除能力的高低。从表2可以看出，SOD在缺血前活性最强，再灌注后迅即降低，至8 h降至最低，此后逐渐回升。表明SOD也参与了脊髓缺血再灌注损伤的病理过程。有学者［7］证实自蛛网膜下腔注射SOD有减轻脊髓继发损伤，促进脊髓功能恢复的作用。

    异丙酚是一种临床上常用的静脉麻醉药，其诱导迅速，苏醒完全。异丙酚的化学结构与内源性抗氧化剂a-生育酚（维生素E）十分相似，因而也具有抗氧化作用［3］。其作用包括降低组织氧耗、直接清除自由基、抑制脂质过氧化反应、调节钙离子平衡等。本实验结果显示，缺血前以20 mg/kg异丙酚预处理后1 h、4 h及8 h相点MDA含量显著下降，说明异丙酚预处理能有效降低脊髓组织氧化损伤。有学者［8，9］认为，脑血流中断和再灌注对脑组织细胞产生损害是一个级联反应（cascade of damage），涉及四个不同机制：能量障碍、兴奋性氨基酸毒性、梗死周围去极化和炎症及程序性细胞死亡。因此临床的对策应着眼于阻断损伤机制的恶性循环。由于异丙酚是一种短效麻醉药，作用时间不可能长达8 h，而MDA含量在8 h处仍低于再灌注组，可能跟异丙酚在再灌注早期通过多种方式阻断氧化损伤恶性循环有关。在16 h相点MDA值恢复到再灌注组水平（P＞0.05），提示单纯靠异丙酚抗氧化损伤难以长期有效。若持续异丙酚输入，抗脊髓缺血再灌注损伤效果是否更佳，有待进一步研究。表2同时显示，再灌注组和异丙酚组SOD活性在各时相差点相差显著，提示异丙酚能增加SOD活性。而在16 h相点异丙酚作用消失后异丙酚组SOD活性仍然高于再灌注组，可能与其它抗氧化系统激活后SOD消耗减少有关。

    本研究的结果显示，夹闭主动脉可以引起脊髓的缺血再灌注损伤，MDA和SOD参与了脊髓缺血再灌注损伤早期的全过程，异丙酚可以有效地抑制脊髓缺血再灌注损伤，实现脊髓保护作用，从而为临床上实施主动脉瘤、骶管肿瘤等手术时保护脊髓提供了。

【参考】
  　　［1］Rectenwald JE,Huber TS,Martin TD,et al.Functional Outcome after Thoracoabdominal Aortic Aneurysm Repair［J］.J Vasc Surg,2002,35(4):640-647.

［2］Naslund TC,Hollier LH,Money SR,et al.Protecting Is Chemia Spinal Cord during Aortic Clamping［J］.J Ann Surg,1992,215:409-415.

［3］Murphy PG,Myers DS,Davies MJ,et al.The Antioxidant Potential of Propofol (2,6-dissopropylphenol)［J］.Br J Anaesth,1992,68:613-617.

［4］Nieson VG,Weinbroum A,Tan S,et al.Xanthine Oxidoreductase Release after Descending Thoracic Aorta Occlusion and Reperfusion in Rabbits［J］.J Thorac Cardovasc Surg,1994,107:1 222.

［5］Kontos HA,Wei EP.Superoxide Production in Experimental Brain Iinjury［J］.J Neurosurg,1986,64(5):803-807.

［6］Hall ED.Inhibition of Lipid Peroxidation in CNS Trauma［J］.J Neurotrauma,1991,8(7):31-40.

［7］傅勤，杜世新，傅永慧，等.神经因子和超氧化物歧化酶对急性脊髓损伤早期作用的实验研究［J］.医科大学学报,2001,30(3):192-194.

［8］Keyser JD,Sulter G,Luiten PG.Clinical Trials with Neuroprotective Drugs in Acute Ischaemic Stroke:Are We Doing the Right Thing［J］.Trends-Neurosci.1999,22(12):535-540.

［9］Dirnagl U,Iadecola C,Moskowitz MA.Pathobiology of Ischaemic Stroke:an Integrated View［J］.Trends-Neurosci.1999,22(9):391-397.