间歇性缺氧对幼年大鼠大脑皮层电活动的影响

【关键词】  间歇性缺氧;发育;脑电图;阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征;脑损伤;gap-43

【摘要】  目的 观察间歇性缺氧损伤后幼鼠前额叶皮层电活动的变化。方法 sd雄性大鼠60只，20±2日龄，随机分为6组：正常2周组、正常4周组、正常6周组、间歇性缺氧2周组、间歇性缺氧4周组、间歇性缺氧6周组，每组10只。正常(uc)组正常饲养，间歇缺氧(ih)组建立间歇性缺氧损伤模型。用金属电极记录皮层放电活动。结果 间歇性缺氧2周后，大鼠前额叶皮层δ波、θ波所占比例较正常组增多，α波、β波所占比例较正常组减少，有显著性差异(p<0.05);而间歇性缺氧4周和6周后，虽然大鼠前额叶皮层δ波、θ波所占比例较正常组有所增多，α波、β波所占比例较正常组有所减少，但均未达到显著性差异(p>0.05)。结论 随着幼鼠年龄的增加，神经系统发育成熟，从而使间歇性缺氧所造成的脑损伤得到一定的修复，脑损伤程度减轻，最终使前额叶皮层电活动发生的异常变化逐渐减弱。

【关键词】  间歇性缺氧;发育;脑电图;阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征;脑损伤;gap-43

　abstract objective to observe the electrical activity changes of the prefrontal cortex of the neonate rats after intermittent hypoxia. methods 60 sd male rats, 20±2 days old, were randomly divided into 6 groups: unhandled control 2-week group, unhandled control 4-week group, unhandled control 6-week group, intermittent hypoxia 2-week group, intermittent hypoxia 4-week group and intermittent hypoxia 6-week group, 10 rats in each; normal feeding was given to the rats in the unhandled groups while the models of intermittent hypoxia injury were set up in the intermittent hypoxia groups; mental electrodes were used to record the electrical activity of the cortex.result after 2 weeks of intermittent hypoxia, the proportions of δ and ο wave in rate prefrontal cortex in intermittent hypoxia groups were bigger than those in unhandled control groups while the proportions of α and β wave were smaller than those in unhandled control group, there existed a difference of significance (p<0.05), and after 4 and 6 weeks of intermittent hypoxia, the proportions kept existing but the difference was not significant (p<0.05).conclusions with the growth of the neonate rats, their nervous system became mature, which leads to certain repair of the brain injury caused by intermittent hypoxia; the improvement of brain injury finally makes the abnormal changes of electrical activity of the prefrontal cortex reduce gradually.

　　keywords intermittent hypoxia growth electroencephalogram( eeg)obstructive sleep apnea-hyponea syndrome (osahs) brain injury gap-43

　　阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hyponea syndrome，osahs)是以睡眠结构紊乱和反复发作夜间低氧血症为特征的一种睡眠障碍性疾病，蔡凯晋等[1]认为：这种慢性缺氧/再氧合过程，类似缺血/再灌注的损伤，可产生大量氧自由基，导致氧化应激状态，是造成各种器官及系统损害的最重要的病理生理机制。wwW.11665.COm其中，脑功能损害以认知功能障碍最常见[2]。然而，这种由间歇性缺氧所致的脑损伤及认知功能障碍，是否会随着年龄的增加、神经系统发育的成熟而逐渐恢复、好转，目前，国内外尚未见相关报道。电生理指标可反映大脑皮层、海马神经元的基本功能活动，也是观察损伤程度最直接的指标之一，本实验从电生理角度，观察间歇性缺氧对不同年龄段大鼠大脑皮层电活动的影响，初步探明间歇性缺氧性脑损伤大鼠在生长发育时期内前额叶皮层电活动的进行性变化情况。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料与仪器

　　健康stragu-dawley(sd)雄性大鼠60只，20±2日龄，由泸州医学院动物科提供。各组大鼠均自由饮水与摄食，生活环境及饲养条件相同。脑立体定位仪及定位图谱(464601 angle twotmstereotaxic instrument w/paxinos atlas美国myneurolab公司)，颅骨钻(grobet file co.usa)，rm6240b/c 多通道生理信号采集系统(成都仪器厂)，金属电极(成都仪器厂)，hbo-2b型控氧仪(浙江建德梅城电化分析仪器厂)。

　　1.2 方法

　　1.2.1 间歇性缺氧大鼠模型复制

　　参照杨宇等[3]的方法，进行适当修改制作慢性间断性缺氧大鼠模型。将大鼠置于自制的有机玻璃箱内，箱内放入适量碱石灰以吸收二氧化碳和水蒸气，箱壁留有小缝隙与箱外相通，使箱内气压与大气压平衡。实验期间，每天9am～5pm将间歇缺氧组大鼠置于低氧箱内，向箱内循环充入氮气和排出混合空气，每次循环6分钟，即2分钟充入氮气，维持箱内氧气最低浓度达8%，维持时间1分钟，随后2分钟排出箱内混合气体，使箱内氧气浓度恢复到21%维持1分钟，至下一个循环。正常组大鼠常规饲养，不予任何处理。每天除实验时间外，ih组和uc组大鼠生活环境和饲养条件均相同。

　　1.2.2 动物分组

　　正式实验前，先随机选出6只大鼠进行预实验，每只大鼠缺氧前后均抽血查血气分析，以判断是否达到低氧血症及低氧程度。然后将余下60只大鼠随机分为6组：正常2周组(uc 2w组)、正常4周组(uc 4w组)、正常6周组(uc 6w组)、间歇性缺氧2周组(ih 2w组)、间歇性缺氧4周组(ih 4w组)、间歇性缺氧6周组(ih 6w组)，每组10只。

　　1.2.3 脑电波检测

　　用20%乌拉坦腹腔注射麻醉各组造模成功大鼠，动物麻醉后将其固定在大鼠脑立体定位仪上，备皮、消毒后正中切开头皮，以3%的h2o2将骨膜擦拭干净，充分暴露前囟点至额区颅骨面。将颅骨钻固定于脑立体定位仪的操作柄上，移至右侧额叶钻一直径约3mm的小孔，将金属电极置入并与硬脑膜接触后固定于脑立体定位仪的操作柄，打开rm6240b/c多通道生理信号采集系统，记录脑电图，每只大鼠记录5min。

　　1.3 统计分析

　　实验所得数据均以±s表示，采用spss11.5软件进行分析。均数间差异采用方差分析，组间比较采用t检验，p< 0.05为差异有统计学意义。

　　2 结 果

　　间歇性缺氧2周后，大鼠前额叶皮层δ波、θ波所占比例较正常组增多，α波、β波所占比例较正常组减少，有显著性差异(p<0.05);而间歇性缺氧4周和6周后，虽然大鼠前额叶皮层δ波、θ波所占比例较正常组有所增多，α波、β波所占比例较正常组有所减少，但均未达到显著性差异(p>0.05)。且随着幼年大鼠的成长，间歇性缺氧组和正常组均呈现出一种α波、β波所占比例逐渐增多，δ波所占比例逐渐减少的趋势，见表1。表1 间歇性缺氧对幼年大鼠前额叶皮层电活动的影响

　　3 讨 论

　　本实验建立了幼年大鼠慢性间断性缺氧模型，与临床上阻塞性睡眠障碍、慢性阻塞性肺病等的缺氧特征相似。该模型复制成功率高，死亡率低，方法简便易行，可重复性强。此外，本研究选用大鼠作为研究对象，大鼠和人类在心脑血管反应性方面非常相似，且大鼠寿命较短，与人类相对应的生物年龄阶段也较短，使疾病病程相应缩短，病理变化易于诱导，所以本模型具有很强的代表性。

　　目前在阐述脑缺血后神经元死亡的形态学、生化及循环变化机制方面，已有较多资料，但对脑缺血后脑电活动的系统变化方面的研究较少，大多数关于脑电方面的文章为脑缺血当时或再灌注早期脑电活动的变化。此外，额叶皮层是感觉运动的核心调节中枢之一，生长活跃，对损伤敏感[4]。文献报道大鼠出生后第21～25日龄大致相当于人类认知发育的幼儿期。因此，本实验选取20日龄幼年大鼠前额叶皮层进行间歇性缺氧后脑电活动的观察。

　　脑电图是一种比较全面评价脑功能发育水平的电生理指标。eeg背景活动的异常，是脑损伤的标志，而且背景波对预后有很好的预见价值[5]。据文献报道，20世纪30年代，人们就已认识到脑缺血时脑电图的表现为：β活动减少;θ和δ活动增加;正常的α波节律背景消失;全脑波幅降低[6]。本实验发现，20±2日龄的大鼠缺氧2周后，其前额叶皮层δ波、θ波所占比例较正常组增多，α波、β波所占比例较正常组减少，有显著性差异(p<0.05)，我们可以根据前额叶的这种皮层电活动变化，认为间歇性缺氧此时对大鼠造成了较显著的脑损伤;然而随着幼鼠年龄的增加，当间歇性缺氧延长至4周和6周后，虽然大鼠前额叶皮层δ波、θ波所占比例较正常组有所增多，α波、β波所占比例较正常组有所减少，但均未达到显著性差异(p>0.05)，我们可以认为，此时的间歇性缺氧对大鼠造成的脑损伤，由于大鼠的成长和神经系统的发育成熟，得到了一定的修复，从而使脑损伤程度减轻。

　　目前国内外关于急性、慢性缺氧的研究较多，但大多数都是研究缺氧对成年大鼠造成的脑损伤，而对从幼年发育期到成年期的大鼠的脑损伤却少见报道，本实验所得结果与缺氧对成年大鼠造成的脑电图变化不一致，即：随着缺氧时间的延长，β波活动减少;θ和δ波活动增加;正常的α波节律背景消失;全脑波幅降低。推测造成这一结果的可能原因：一是随着幼鼠年龄的增加，其神经系统发育逐渐成熟，从而使间歇性缺氧所造成的脑损伤得到一定的修复;二是有研究显示缺血缺氧性脑损伤后，神经干细胞激活、增生、迁移并分化为神经元[7～9];三是大量研究表明，gap-43作为神经元再生和可塑性的分子标志物[10]，在神经系统的生长，发育，再生，修复和突出可塑性中起着重要作用;storemer[11]等发现大鼠脑缺血损伤区周围的皮质中gap-43表达上调，且存在一定的时空分布特点，其表达与运动功能的恢复时间存在相关性。最终使前额叶皮层电活动发生的异常变化逐渐减弱。这为幼年大鼠间歇性缺氧过程中，研究前额叶皮层神经元电活动变化提供了一定的理论依据。

【参考文献】
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　　[3] 杨 宇，谭胜玉，张新民，等.间歇性缺氧对大鼠认知功能和海马ca1区超微结构的影响[j].中国神经免疫学和神经病学杂志，2007，14(3)：157-163.

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　　[5] john rh 著.马仁飞译.临床实用脑电图学[m].北京：人民卫生出版社，1997,172-176.

　　[6] 吴建宁，黄力宇，王 珏. 脑电分析在脑缺血缺氧早期诊断和监护中的应用[j].中国康复理论与实践，2005，11(3)：182-184.

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　　[9] li y，chen j，chopp m.cell proliferation and differentiation from ependymal subependymal and choroids plexus cells in response to stroke in rat[j].j neural science，2002，193(2)：137-146.

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