武麗芳, 胥向紅, 高曉嶸, 杜劍峰

(延安大學(xué)附屬醫(yī)院 心腦病血管病區(qū) 神經(jīng)內(nèi)科一病區(qū), 陜西 延安, 716000)

?

二氧化氮與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆的相關(guān)性研究

武麗芳, 胥向紅, 高曉嶸, 杜劍峰

(延安大學(xué)附屬醫(yī)院 心腦病血管病區(qū) 神經(jīng)內(nèi)科一病區(qū), 陜西 延安, 716000)

摘要:目的探討二氧化氮與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆的發(fā)生發(fā)展的關(guān)系。方法制作MCAO大鼠模型，并進(jìn)行NO2染毒，全自動(dòng)血液流變儀檢測NO2對大鼠血液流變學(xué)的影響，進(jìn)行MCAO大鼠神經(jīng)功能評分，檢測NO2對MCAO大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)的影響；利用Western blot法檢測大鼠大腦皮層中相關(guān)細(xì)胞因子。結(jié)果NO2短期和長期暴露影響大鼠血液的血漿黏度，染毒組高于對照組(P<0.05); NO2長期暴露影響大鼠血液紅細(xì)胞聚集指數(shù)，染毒組高于對照組(P<0.05); MCAO模型大鼠缺血再灌注3 d和5 d時(shí)，Stroke+NO2組大鼠神經(jīng)功能和Stroke組比較有顯著差別(P<0.05); NO2暴露后大鼠大腦皮層的ET-1表達(dá)增加，并且隨著NO2暴露濃度的增加而增高；而eNOS、nNOS的表達(dá)量減少，并且隨著NO2暴露濃度的增加而減少。結(jié)論NO2污染與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞:二氧化氮; 腦中風(fēng); 血管性癡呆

室外空氣污染是普遍存在的，并且隨著人們生活方式的轉(zhuǎn)變，汽車數(shù)量的增加，其嚴(yán)重程度越來越高，它與心腦血管疾病的發(fā)病率和死亡率密切相關(guān)[1]。NO2是室外空氣污染中的主要污染物，特別在一些大城市尤其明顯[2]。二氧化氮污染主要來源于源于車尾氣的排放、石油制品及煤炭等石化燃料的燃燒過程中產(chǎn)生、氮肥和有機(jī)中間體等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生以及金屬在冶煉時(shí)產(chǎn)生的廢氣中等，它是一種強(qiáng)氧化劑，毒性要高于一氧化氮。長期接觸二氧化氮會(huì)對機(jī)體的多個(gè)系統(tǒng)和器官造成毒害作用，引起的呼吸系統(tǒng)疾患主要有哮喘、肺氣腫、肺癌、慢性阻塞性肺病、變應(yīng)性疾病等；在心腦血管系統(tǒng)主要發(fā)現(xiàn)與血栓、血管炎癥、跛行、中風(fēng)等發(fā)生有關(guān)；還會(huì)引起神經(jīng)功能受損[3-4]。雖然流行病學(xué)研究[5]表明，室外空氣中二氧化氮污染與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆的發(fā)生有一定的關(guān)聯(lián)，但是還沒有直接的證據(jù)證實(shí)，二者之間有直接的因果關(guān)系。本研究利用NO2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型來探討NO2與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆發(fā)生的相關(guān)性。

1材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)材料

NO2氣體，純度為99.99%, 購自延安市宏豐氣體有限公司; N-(1-萘基)乙二胺鹽酸鹽、冰乙酸、對氨基苯酸、亞確酸鈉均購自上海晶純生化科技股份有限公司。

1.2　實(shí)驗(yàn)大鼠NO2染毒

實(shí)驗(yàn)用Wistar雄性大鼠購自南京君科生物工程有限公司，清潔級，體質(zhì)量為180～220 g。血液流變學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)分為4個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每組10只大鼠，共40只，包括1個(gè)月NO2染毒組(5 mg/m3NO2)和對照組，3個(gè)月NO2染毒組(5 mg/m3NO2)和對照組。缺血中風(fēng)模型實(shí)驗(yàn)分為3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每組12只大鼠，共計(jì)36只，包括假手術(shù)組、MCAO模型組和MCAO+NO2染毒組，MCAO+NO2染毒組大鼠進(jìn)行MCAO手術(shù)24 h后，進(jìn)行NO2染毒，染毒濃度為5 mg/m3NO2，每天6 h，染毒7 d。細(xì)胞因子檢測實(shí)驗(yàn)分為4個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每組10只，共40只，包括1介對照組，其他3組分別為NO2染毒高中低劑量組(20、10、5 mg/m3NO2)，每天6 h, 染毒7 d。

1.3　血液流變學(xué)測試

收集各組大鼠全血5 mL, 利用全自動(dòng)血液流變儀在37 ℃下測定不同切變率下各組大鼠的血漿和全血黏度，采用旋轉(zhuǎn)黏度儀檢測各組大鼠的紅細(xì)胞壓積。

1.4　MCAO模型大鼠神經(jīng)功能評價(jià)

各組大鼠神經(jīng)功能缺失評價(jià)采用Garcia JH[6]報(bào)道的方法，從大鼠麻醉清醒后開始，隔天進(jìn)行1次評價(jià)，一直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束為止。

1.5　Western blot法檢測細(xì)胞因子

采用常規(guī)Western blot法檢測各組大鼠大腦組織中ET-1、eNOS、ICAM-1、PKA、PKC、p-ERK的含量。

1.6　統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)選用不同的分析方法，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。以α=0.05 為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1　NO2對大鼠血液流變學(xué)的影響

NO2短期和長期暴露對于大鼠血液全血黏度的影響不大，僅是在30/s的切變應(yīng)力下染毒組高于對照組(P<0.05); NO2短期和長期暴露對于大鼠血液的血漿黏度影響均比較大，在三個(gè)切變應(yīng)力下，均是染毒組高于對照組(P<0.05); NO2長期暴露對于大鼠血液紅細(xì)胞聚集指數(shù)影響比較大，染毒組高于對照組(P<0.05); NO2短期和長期暴露對于大鼠血液紅細(xì)胞剛性均有影響，均是染毒組高于對照組(P<0.05)。見表1。

表1　NO2對大鼠血液流變學(xué)的影響

與對照組比較，*P<0.05。

2.2　NO2對MCAO模型大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)的影響

NO2能夠影響MCAO模型大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)情況。MCAO模型大鼠缺血再灌注1 d, Stroke + NO2組大鼠神經(jīng)功能和Stroke組比較，2組無顯著差別；MCAO模型大鼠缺血再灌注3 d和5 d時(shí)，Stroke+NO2組大鼠神經(jīng)功能和Stroke組比較，兩組有顯著差別(P<0.05); Stroke組大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)情況優(yōu)于Stroke+NO2組大鼠。見表2。

表2　NO2對大鼠神經(jīng)功能的影響

與Stroke組比較，*P<0.05。

2.3　不同濃度NO2暴露后對大鼠NO2暴露后大腦皮層ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的影響

NO2暴露后大鼠大腦皮層的ET-1表達(dá)增加，并且隨著NO2暴露濃度的增加而增高；而eNOS、nNOS的表達(dá)量減少，并且隨著NO2暴露濃度的增加而減少; iNOS的表達(dá)量未出現(xiàn)明顯變化，僅是20 mg/m3, NO2暴露組表達(dá)量高于對照組。見圖1。

圖1 不同濃度NO2暴露后對大鼠ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的影響

3討論

隨著世界人口老齡化情況越來越嚴(yán)重，缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆的發(fā)病率也越來越高，成為老年人常見的疾病之一，并且死亡和致殘的比率較高，成為威脅老年人的身體健康和生存質(zhì)量的一大殺手，對家庭和社會(huì)的醫(yī)療、經(jīng)濟(jì)等方面均帶來非常大的負(fù)擔(dān)。

缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆的病因比較復(fù)雜，與多種因素有關(guān)，如遺傳因素、吸煙、飲酒、種族、職業(yè)環(huán)境、空氣污染等，而隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，越來越多的汽車進(jìn)入到人們的生活，而因此而造成的大氣污染也成了引起這類疾病的一個(gè)得要的原因，而大氣污染中比較嚴(yán)重的一種就是NO2污染，因此了解其與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，對于這類疾病的預(yù)防和治療具有非常重要的意義[7-8]。本實(shí)驗(yàn)中作者發(fā)現(xiàn)NO2暴露非常明顯的影響大鼠血漿黏度，同時(shí)也改變了大鼠血液紅細(xì)胞聚集指數(shù)和紅細(xì)胞剛性; NO2暴露對于影響MCAO模型大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)，不利于其恢復(fù)；檢測NO2暴露后大鼠大腦皮層的細(xì)胞因子，作者發(fā)現(xiàn)NO2暴露后大腦皮層中ET-1、eNOS、nNOS和iNOS蛋白的表達(dá)均受到了影響。這些表現(xiàn)與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆出現(xiàn)的表現(xiàn)均相類。

綜上所述，NO2污染與缺血性腦中風(fēng)和血管性癡呆發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，為了減少其發(fā)病率和致死、致殘率，應(yīng)該重視空氣污染，特別是空氣中的NO2污染。

參考文獻(xiàn)

[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, 侯麗. SO2吸入對大鼠海馬組織炎性因子水平、韓穩(wěn)態(tài)和即早基因表達(dá)的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 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

中圖分類號:R 743.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1672-2353(2015)17-018-03

DOI:10.7619/jcmp.201517006