模擬失重21d對(duì)兔腦含水量和組織形態(tài)的影響【摘要】目的：觀察21d頭低位模擬失重對(duì)兔腦含水量和組織形態(tài)的影響.方法：采用兔頭低位-20°傾斜的方法模擬失重.24只雄性健康兔，隨機(jī)分為對(duì)照組、模擬失重21d組和每天2h頭高位45°對(duì)抗組，每組8只.實(shí)驗(yàn)21d后觀察腦含水量及其組織學(xué)形態(tài)的變化.結(jié)果：①對(duì)照組、模擬失重組、對(duì)抗組腦含水量無(wú)顯著差異；②光鏡下各組腦組織形態(tài)未發(fā)現(xiàn)有紅細(xì)胞滲出，血管或細(xì)胞間隙增寬，腦組織內(nèi)未出現(xiàn)空泡、細(xì)胞腫脹等水腫表現(xiàn).結(jié)論：21d頭低位模擬失重不會(huì)引起兔腦水腫和組織形態(tài)的改變.

【關(guān)鍵詞】失重模擬；腦水腫；腦含水量；腦組織；頭低位

0引言

失重或模擬失重時(shí)由于流體靜壓消失，體液頭向分布，可引起腦血流量及血液動(dòng)力學(xué)變化，導(dǎo)致顱內(nèi)壓升高.眾所周知，腦血流量變化和顱內(nèi)壓增高會(huì)直接影響腦的代謝從而引起腦水腫.因此，失重或模擬失重是否會(huì)引起腦水腫已經(jīng)成為一個(gè)密切關(guān)系航天安全的重要問(wèn)題.以往有關(guān)失重是否引起腦水腫的研究報(bào)道主要是短期失重/模擬失重，而且結(jié)果不一［1］.關(guān)于中長(zhǎng)期失重/模擬失重是否產(chǎn)生或加重腦水腫變化的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道.本實(shí)驗(yàn)我們擬通過(guò)觀察21d頭低位模擬失重兔腦組織含水量和組織形態(tài)的變化，以及每日2h頭高位45°的對(duì)抗作用，以進(jìn)一步闡明中長(zhǎng)期失重/模擬失重對(duì)腦的影響.

1材料和方法

材料

雄性兔24只，體質(zhì)量~kg，由第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供.

方法

動(dòng)物分組實(shí)驗(yàn)前在本系動(dòng)物室適應(yīng)性飼養(yǎng)1wk，可自由活動(dòng)、飲水和進(jìn)食.實(shí)驗(yàn)時(shí)隨機(jī)分為對(duì)照組、21d模擬失重組和頭高位對(duì)抗組，每組8只，均單籠飼養(yǎng).模擬失重兔模型按沈羨云等［2］和Akira等［3］的方法：-20°頭低位傾斜，飼養(yǎng)在自制的兔限動(dòng)籠中，除頭可自由活動(dòng)和飲水、進(jìn)食外，四肢和軀干均在狹小的籠中.頭高位對(duì)抗組每日下午保持頭高位45°2h，其余處理與模擬失重組相同.動(dòng)物室溫度保持℃，每日燈光照明12h，保持適當(dāng)濕度及通風(fēng)條件.實(shí)驗(yàn)遵守第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有關(guān)規(guī)定.

腦含水量測(cè)定各組動(dòng)物均于實(shí)驗(yàn)21d后分別處死，取腦，沿腦矢狀線正中切開(kāi)，左側(cè)半用于檢測(cè)腦含水量.方法：取腦稱量濕質(zhì)量后，100℃條件下干燥，烤至恒重，最后以下式計(jì)算含水量:

腦組織含水量=腦濕質(zhì)量-腦干質(zhì)量〖〗腦濕質(zhì)量×100%

染色右側(cè)半腦組織取頂葉皮質(zhì)約1cm3，在40g/L多聚甲醛中固定24h后，再經(jīng)乙醇梯度脫水，二甲苯透明,石蠟包埋,切片，HE染色，光鏡觀察.

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以x±s表示，用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)兔體質(zhì)量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，對(duì)腦含水量進(jìn)行單因素方差分析比較組間差異.

2結(jié)果

模擬失重期間兔的基本情況模擬失重組和對(duì)抗組兔在實(shí)驗(yàn)的第1,2日進(jìn)食明顯減少，第3日起逐漸恢復(fù)，但進(jìn)食量仍較對(duì)照組少.失重組有1只因不能耐受頭低位限動(dòng)而產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)激反應(yīng)，于實(shí)驗(yàn)第7日死亡.兩實(shí)驗(yàn)組兔實(shí)驗(yàn)初期有明顯的頭面部水腫，眼結(jié)膜充血、水腫伴分泌物增多.部分兔出現(xiàn)呼吸急促，有痰鳴音.6~7d后上述癥狀逐漸減輕并消失.經(jīng)過(guò)21d的模擬失重后，失重組和對(duì)抗組部分兔出現(xiàn)站立不穩(wěn)和無(wú)法正常站立等立位耐力降低的表現(xiàn).實(shí)驗(yàn)前3組兔體質(zhì)量無(wú)顯著差別，實(shí)驗(yàn)后失重組和對(duì)抗組兔的體質(zhì)量較對(duì)照組略呈下降趨勢(shì)(Fig1).

模擬失重后腦含水量的變化模擬失重組兔腦含水量較對(duì)照組輕微增加，對(duì)抗組腦含水量較對(duì)照組和失重組輕微降低，但均未達(dá)到顯著水平.表1模擬失重后兔腦含水量的改變

模擬失重后腦組織形態(tài)學(xué)的變化光鏡下可見(jiàn)，對(duì)照組腦神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常，輪廓清楚，核居中，核仁清楚.模擬失重組和對(duì)抗組腦神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與對(duì)照組相似，細(xì)胞周圍無(wú)空泡，細(xì)胞間質(zhì)未發(fā)現(xiàn)有紅細(xì)胞滲出，血管或細(xì)胞間隙無(wú)增寬，未見(jiàn)細(xì)胞腫脹等水腫變化.

3討論

兔頭低位-20°限動(dòng)是一種常用的地面模擬失重的動(dòng)物模型，能較好地模擬失重對(duì)心血管、血液和肌肉等系統(tǒng)的效應(yīng)［2,4］.這種方法主要是通過(guò)-20°頭低位模擬失重中的體液頭向轉(zhuǎn)移，通過(guò)限制家兔活動(dòng)模擬航天中的低動(dòng)力(活動(dòng)減少)狀態(tài).該法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，觀察方便，可隨意改變傾斜角度以改變刺激量等優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是兔應(yīng)激反應(yīng)較嚴(yán)重.本實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，模擬失重組和對(duì)抗組動(dòng)物的體質(zhì)量均有不同程度的下降，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，動(dòng)物體質(zhì)量維持在一較低水平，不再下降，說(shuō)明經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)后，動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)基本消失，代謝逐漸恢復(fù)正常.

在模擬失重或航天飛行中體液的頭向轉(zhuǎn)移會(huì)造成顱內(nèi)壓升高［5］.有研究表明，猴-6°頭低位7d和19d后，腦中、小動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管和軟腦膜持久性充血，血管周圍水腫，有少量血細(xì)胞滲出［6］；兔-20°頭低位3d出現(xiàn)毛細(xì)血管緊密連接受損，內(nèi)皮細(xì)胞壁皺褶、失去完整性和光滑性，光鏡下可見(jiàn)紅細(xì)胞游出血管壁外［7］；家兔在-90°的1h頭低位期間出現(xiàn)血漿滲出［8］；人類-6°頭低位6h后大腦血流速度增加，8h頭低位期間腦部毛細(xì)血管壓力升高［9］.上述研究結(jié)果提示，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的頭低位模擬失重，可能會(huì)出現(xiàn)腦水腫.本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，21d模擬失重后兔腦含水量無(wú)顯著性變化；腦組織形態(tài)也未發(fā)現(xiàn)明顯的改變，提示21d頭低位模擬失重不會(huì)引起兔腦水腫，或者是21d模擬失重所致的腦水腫程度輕微，這與Shimoyama等［2］的8d-45°頭低位研究結(jié)果相一致.

本實(shí)驗(yàn)中家兔未發(fā)生腦水腫的原因可能有：①腦血管發(fā)生結(jié)構(gòu)重建：有研究發(fā)現(xiàn)，模擬失重4wk后頸總動(dòng)脈與基底動(dòng)脈出現(xiàn)增生性改變［10］，本室的近期研究也表明，模擬失重時(shí)頸靜脈也可能發(fā)生增生性的改變，這種動(dòng)脈和靜脈的增生性改變可能會(huì)抵消頭低位對(duì)腦血流產(chǎn)生的影響.②頸動(dòng)脈血流量減少,因?yàn)轭^低位頸動(dòng)脈血管擴(kuò)張，平均血流速度降低，并且這種變化隨時(shí)間的延長(zhǎng)顯得更加明顯［11］；中長(zhǎng)期頭低位后，腦循環(huán)經(jīng)過(guò)自我調(diào)節(jié)適應(yīng)了失重環(huán)境，頸動(dòng)脈血流量逐漸減少，頭部靜脈的瘀血情況減輕，減少甚至消除了腦水腫發(fā)生的可能性.③腦部平均動(dòng)脈壓升高：失重時(shí)引起的頭部灌流壓增高~kPa激發(fā)腦血流的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能［5］，阻止腦水腫的發(fā)生.④角度影響：在頭低位模擬失重期間頭低位角度的改變會(huì)影響顱內(nèi)壓的大?。?2］.本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有觀察到Wen等［8］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是由于角度太小.

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ZhaoGX,HuSW,PeiJC.Indivi