内毒素休克大鼠脑组织中氨基酸含量和钙含量的动态变化*
作者：张宇忠 邱 劲 黄启福 李 萍 朱陵群
单位：北京中医药大学病理教研室(北京 100029)
关键词：休克；脓毒性；氨基酸类；钙
中国病理生理杂志990103 摘 要 目的：观察内毒素休克大鼠脑皮层中氨基酸含量和钙含量的动态变化。结果：对照组大鼠平均动脉压平稳(16.5±0.6) kPa；休克组平均动脉压明显下降，6 h死亡率90%，伴随平均动脉压的变化，脑系数于6 h显著增大(P<0.05)，脑皮层兴奋性氨基酸含量于1 h及3 h有显著升高(P<0.05)，钙含量于6 h有显著升高(P<0.05)。结论：内毒素休克可引起脑兴奋性氨基酸含量的持续过度增加，由此而导致的脑功能改变可能在休克发展及转归中起重要的病理生理作用。
The dynamic changes of amino acids and calcium contents of
, 百拇医药
brain tissue in endotoxic shock rats
ZHANG Yu-Zhong, QIU Jin, HUANG Qi-Fu, LI Ping, ZHU Lin-Qun
Department of Pathology, Beijing University of Chinese Medicine and Pharmacology, Beijing (100029)
Abstract AIM: To investigate the dynamic changes of amino acids and calcium contents of cortex in endotoxic shock rats. RESULTS:In the control group mean arterial blood pressure (MAP) were stable [(16.5±0.6) kPa], in the shock group MAP were decreased remarkably and the mortality at 6 hours past-shock was 90%. While MAP were changing the brain coefficients at 6 hours post-shock were increased significantly (P<0.05) and the amino acids contents in cortex were significantly increased at 1 hour or 3 hours post-shock (P<0.05) and calcium content at 6 hours post-shock were remarkably increased (P<0.05). CONCLUSION: The increase of excitatory amino acids in cortex may be induced by endotoxic shock and may play an important pathophysiological role in the development of shock.
, 百拇医药
MeSH Shock, septie; Amino acids; Calcium
有关休克发病机制的研究报道很多，但很少见休克脑功能不全的实验报道，未见休克时脑氨基酸含量和钙含量变化的实验研究。严重休克时脑组织明显缺血缺氧，病情缓解时又有缺血再灌注损伤，而兴奋性氨基酸神经毒性又是近年来缺血性脑损伤的一个重要发病因素[1]。因此，本实验观察内毒素休克大鼠脑氨基酸含量及钙含量的动态变化，以了解其在休克发生发展中的作用。
材料和方法
一、实验分组：
取SD雄性健康大鼠45只，休重200～250 g，随机分为2组，即对照(C)组、休克(S)组。各组大鼠用戌巴比妥45 mg/kg体重(i.p)麻醉，行气管插管术，分离股动、静脉。股动脉插入肝素化硅胶管并连接二道生理记录仪监测平均动脉血压；股静脉供输液。C组大鼠20只，股静脉滴注生理盐水50 mL/kg体重。S组大鼠25只，股静脉缓慢推注16 mg/kg体重自制大肠杆菌内毒素(endotoxin, ET)，然后滴注生理盐水，液体总量为50 mL/kg体重。
, 百拇医药
二、观察项目：
1.平均动脉血压(MAP)和6 h死亡率。
2.脑系数：各组大鼠分别在1、3、6 h断头处死后，速取脑桥基底部上缘水平以上全脑、称重。按脑湿重/体重×100%计算脑系数。
3.脑氨基酸含量测定：参照文献[2]方法，分别在1、3、6 h取皮层脑组织称重，用4%磺基水杨酸匀浆，低温15 000 r/min离心10 min，Hitachi L-8500型氨基酸自动分析仪测定，结果换算为μmol/g湿重脑组织。 4.钙含量测定：分别在1、3、6 h取皮层脑组织烘干至恒重，称0.03 g放入消化罐内，加分析纯浓硝酸0.5 h，室温消化6 h，加30%过氧化氢2.5 mL，155℃烘烤3.5 h，消化液适当稀释在Varian spectr AA.40p 双光束原子吸收分光光度计测定，结果换算为mg/g干重脑组织。
, 百拇医药
5.统计处理：结果用
±s表示，两样本均数的t检验比较其差异显著性。
结 果
一、平均动脉血压及6 h死亡率：
C组大鼠在实验过程中平均动脉压(MAP)保持平稳(16.5±0.6) kPa。S组注入ET后MAP呈明显的3个时相变化，5 min内迅速下降，由注射前的(17.0±0.8) kPa降至(13.0±0.4)kPa，0.5 h稍有回升，后逐渐下降，至3、5 h，MAP呈不可逆下降，其下降值(8.9±1.8)kPa与C组相比差异有显著(P<0.05和P<0.01)。S组大鼠6 h死亡率90%。
二、脑系数的变化：
C组大鼠脑系数0.78±0.02。S组脑系数1 h值为0.80±0.02,3 h值为0.81±0.02，6 h值为0.84±0.03。S组脑系数6 h值显著大于C组，P<0.05。
, 百拇医药
三、脑氨基酸含量及钙含量的变化：
大鼠内毒素休克后，脑皮层游离氨基酸含量及钙含量均发生了明显变化，如表1所示，谷氨酸、牛磺酸于休克后1 h明显增加，与C组相比，P<0.05；S组大鼠3 h的门冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸以及谷氨酸、牛磺酸含量均显著高于C组，P<0.05；6 h S组各氨基酸含量均降低，与3 h S组相比有显著差异，P<0.05，而与C组相比无显著差异，P>0.05。S组大鼠脑皮层钙含量在6 h明显高于C组(P<0.05)，且明显高于3 h值(P<0.05)。
表1 内毒素休克大鼠脑组织氨基酸含量及钙含量的变化
Tab 1 The changes of amino acids (AA) and calcium contents
of brain tissue in endotoxin shock rats (±s,AA μmol/g， wet tissue, Ca2+ mg/g， dried tissue)
, 百拇医药
Control
(n=5)
Shock
1 h(n=7)
3 h(n=6)
6 h(n=6)
Asparate
1.33±0.74
2.04±1.19
2.36±0.53
1.55±0.39
Glutamate
, 百拇医药
4.91±1.22
7.34±2.56*
7.91±1.05*
4.63±1.39
Glycine
0.50±0.33
0.57±0.10
0.98±0.73*
0.42±0.12
Taurine
2.90±1.22
, 百拇医药
4.36±0.89*
4.80±0.97*
2.63±0.34
Alanine
0.40±0.15
0.65±0.37
0.89±0.61*
0.33±0.12
Calcium
0.23±0.02
0.23±0.05
, http://www.100md.com
0.22±0.07
0.43±0.17*
*P<0.05， vs control group讨 论
本实验中，静注ET 3 h，大鼠MAP进行性下降，6h死亡率90%，表明成功复制了内毒素休克模型。在休克发生发展中，脑中兴奋性氨基酸含量有持续过度增高，并与脑系数增加，脑组织钙含量的过度增加相一致。近年来许多文献报道，脑外伤、脑缺血等许多神经系统疾病均可引起兴奋性氨基酸代谢失控，突触末稍释放谷氨酸增加，而神经胶质细胞对谷氨酸的重摄取减少，导致细胞外液中谷氨酸含量过度增加，而发生兴奋性氨基酸毒性效应。上述谷氨酸释放增加往往持续时间很短，脑细胞外液中的浓度数小时即可恢复正常[3]。本实验观察到脑中兴奋性氨基酸含量的持续过度增加与休克脑损伤密切相关。但是我们认为兴奋性氨基酸的早期升高可能是一种适应性代偿，有利于维持正常脑功能，启动应激反应，维持机体自稳状态有积极作用，但随后兴奋性氨基酸的持续过度增加呈现出神经毒性作用，在休克脑损伤机制中具重要作用。
, http://www.100md.com
休克是多脏器损伤的综合征，近年来文献报道全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)在休克发病机制中起重要作用。但以往研究人员大多将注意力集中在肺、肾、肝、小肠等，不重视全身各器官功能障碍之间的相互联系，过分强调单一器官衰竭的病理作用，且很少有人研究休克时脑的病理改变。本实验观察到的内毒素休克时脑的兴奋性氨基酸神经毒损伤表明休克脑功能的变化与休克发生发展均有密切关系。另外休克时自由基，酸中毒、ATP减少等因素均可使脑细胞钙内流增加，甚至Ca2+超载，影响脑功能，在休克发展及转归中亦起关键作用。依据本实验，我们初步认为内毒素休克脑损伤发生机制可能涉及兴奋性氨基酸的持续过度增加，并通过使NMDA受体过度激活导致Ca2+内流增多形成脑细胞钙超载，上述二者可能互相作用形成一恶性循环使休克脑功能不断恶化，从而加重了整个休克病情。
*高等学校博士学科点专项科研基金资助
, 百拇医药
参考文献
1 肖卫兵.缺血缺氧性脑损伤和谷氨酸.生理科学进展，1994，25(4)：323.
2 于明琨，朱诚，张光霁，等.实验性颅脑损伤脑组织氨基酸含量变化及意义.中华神经外科杂志，1994；10(1)：34.
3 Faden AI, Demediuk H, Panter SS, et al. The role of excitatory amino acids and NMDA receptors in traumatic brain injury. Science, 1989; 244(4906):798.
收稿日期；1997年3月17日
修稿日期：1997年8月5日
, 百拇医药
单位：北京中医药大学病理教研室(北京 100029)
关键词：休克；脓毒性；氨基酸类；钙
中国病理生理杂志990103 摘 要 目的：观察内毒素休克大鼠脑皮层中氨基酸含量和钙含量的动态变化。结果：对照组大鼠平均动脉压平稳(16.5±0.6) kPa；休克组平均动脉压明显下降，6 h死亡率90%，伴随平均动脉压的变化，脑系数于6 h显著增大(P<0.05)，脑皮层兴奋性氨基酸含量于1 h及3 h有显著升高(P<0.05)，钙含量于6 h有显著升高(P<0.05)。结论：内毒素休克可引起脑兴奋性氨基酸含量的持续过度增加，由此而导致的脑功能改变可能在休克发展及转归中起重要的病理生理作用。
The dynamic changes of amino acids and calcium contents of
, 百拇医药
brain tissue in endotoxic shock rats
ZHANG Yu-Zhong, QIU Jin, HUANG Qi-Fu, LI Ping, ZHU Lin-Qun
Department of Pathology, Beijing University of Chinese Medicine and Pharmacology, Beijing (100029)
Abstract AIM: To investigate the dynamic changes of amino acids and calcium contents of cortex in endotoxic shock rats. RESULTS:In the control group mean arterial blood pressure (MAP) were stable [(16.5±0.6) kPa], in the shock group MAP were decreased remarkably and the mortality at 6 hours past-shock was 90%. While MAP were changing the brain coefficients at 6 hours post-shock were increased significantly (P<0.05) and the amino acids contents in cortex were significantly increased at 1 hour or 3 hours post-shock (P<0.05) and calcium content at 6 hours post-shock were remarkably increased (P<0.05). CONCLUSION: The increase of excitatory amino acids in cortex may be induced by endotoxic shock and may play an important pathophysiological role in the development of shock.
, 百拇医药
MeSH Shock, septie; Amino acids; Calcium
有关休克发病机制的研究报道很多，但很少见休克脑功能不全的实验报道，未见休克时脑氨基酸含量和钙含量变化的实验研究。严重休克时脑组织明显缺血缺氧，病情缓解时又有缺血再灌注损伤，而兴奋性氨基酸神经毒性又是近年来缺血性脑损伤的一个重要发病因素[1]。因此，本实验观察内毒素休克大鼠脑氨基酸含量及钙含量的动态变化，以了解其在休克发生发展中的作用。
材料和方法
一、实验分组：
取SD雄性健康大鼠45只，休重200～250 g，随机分为2组，即对照(C)组、休克(S)组。各组大鼠用戌巴比妥45 mg/kg体重(i.p)麻醉，行气管插管术，分离股动、静脉。股动脉插入肝素化硅胶管并连接二道生理记录仪监测平均动脉血压；股静脉供输液。C组大鼠20只，股静脉滴注生理盐水50 mL/kg体重。S组大鼠25只，股静脉缓慢推注16 mg/kg体重自制大肠杆菌内毒素(endotoxin, ET)，然后滴注生理盐水，液体总量为50 mL/kg体重。
, 百拇医药
二、观察项目：
1.平均动脉血压(MAP)和6 h死亡率。
2.脑系数：各组大鼠分别在1、3、6 h断头处死后，速取脑桥基底部上缘水平以上全脑、称重。按脑湿重/体重×100%计算脑系数。
3.脑氨基酸含量测定：参照文献[2]方法，分别在1、3、6 h取皮层脑组织称重，用4%磺基水杨酸匀浆，低温15 000 r/min离心10 min，Hitachi L-8500型氨基酸自动分析仪测定，结果换算为μmol/g湿重脑组织。 4.钙含量测定：分别在1、3、6 h取皮层脑组织烘干至恒重，称0.03 g放入消化罐内，加分析纯浓硝酸0.5 h，室温消化6 h，加30%过氧化氢2.5 mL，155℃烘烤3.5 h，消化液适当稀释在Varian spectr AA.40p 双光束原子吸收分光光度计测定，结果换算为mg/g干重脑组织。
, 百拇医药
5.统计处理：结果用
±s表示，两样本均数的t检验比较其差异显著性。结 果
一、平均动脉血压及6 h死亡率：
C组大鼠在实验过程中平均动脉压(MAP)保持平稳(16.5±0.6) kPa。S组注入ET后MAP呈明显的3个时相变化，5 min内迅速下降，由注射前的(17.0±0.8) kPa降至(13.0±0.4)kPa，0.5 h稍有回升，后逐渐下降，至3、5 h，MAP呈不可逆下降，其下降值(8.9±1.8)kPa与C组相比差异有显著(P<0.05和P<0.01)。S组大鼠6 h死亡率90%。
二、脑系数的变化：
C组大鼠脑系数0.78±0.02。S组脑系数1 h值为0.80±0.02,3 h值为0.81±0.02，6 h值为0.84±0.03。S组脑系数6 h值显著大于C组，P<0.05。
, 百拇医药
三、脑氨基酸含量及钙含量的变化：
大鼠内毒素休克后，脑皮层游离氨基酸含量及钙含量均发生了明显变化，如表1所示，谷氨酸、牛磺酸于休克后1 h明显增加，与C组相比，P<0.05；S组大鼠3 h的门冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸以及谷氨酸、牛磺酸含量均显著高于C组，P<0.05；6 h S组各氨基酸含量均降低，与3 h S组相比有显著差异，P<0.05，而与C组相比无显著差异，P>0.05。S组大鼠脑皮层钙含量在6 h明显高于C组(P<0.05)，且明显高于3 h值(P<0.05)。
表1 内毒素休克大鼠脑组织氨基酸含量及钙含量的变化
Tab 1 The changes of amino acids (AA) and calcium contents
of brain tissue in endotoxin shock rats (
±s,AA μmol/g， wet tissue, Ca2+ mg/g， dried tissue), 百拇医药
Control
(n=5)
Shock
1 h(n=7)
3 h(n=6)
6 h(n=6)
Asparate
1.33±0.74
2.04±1.19
2.36±0.53
1.55±0.39
Glutamate
, 百拇医药
4.91±1.22
7.34±2.56*
7.91±1.05*
4.63±1.39
Glycine
0.50±0.33
0.57±0.10
0.98±0.73*
0.42±0.12
Taurine
2.90±1.22
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4.36±0.89*
4.80±0.97*
2.63±0.34
Alanine
0.40±0.15
0.65±0.37
0.89±0.61*
0.33±0.12
Calcium
0.23±0.02
0.23±0.05
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0.22±0.07
0.43±0.17*
*P<0.05， vs control group讨 论
本实验中，静注ET 3 h，大鼠MAP进行性下降，6h死亡率90%，表明成功复制了内毒素休克模型。在休克发生发展中，脑中兴奋性氨基酸含量有持续过度增高，并与脑系数增加，脑组织钙含量的过度增加相一致。近年来许多文献报道，脑外伤、脑缺血等许多神经系统疾病均可引起兴奋性氨基酸代谢失控，突触末稍释放谷氨酸增加，而神经胶质细胞对谷氨酸的重摄取减少，导致细胞外液中谷氨酸含量过度增加，而发生兴奋性氨基酸毒性效应。上述谷氨酸释放增加往往持续时间很短，脑细胞外液中的浓度数小时即可恢复正常[3]。本实验观察到脑中兴奋性氨基酸含量的持续过度增加与休克脑损伤密切相关。但是我们认为兴奋性氨基酸的早期升高可能是一种适应性代偿，有利于维持正常脑功能，启动应激反应，维持机体自稳状态有积极作用，但随后兴奋性氨基酸的持续过度增加呈现出神经毒性作用，在休克脑损伤机制中具重要作用。
, http://www.100md.com
休克是多脏器损伤的综合征，近年来文献报道全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)在休克发病机制中起重要作用。但以往研究人员大多将注意力集中在肺、肾、肝、小肠等，不重视全身各器官功能障碍之间的相互联系，过分强调单一器官衰竭的病理作用，且很少有人研究休克时脑的病理改变。本实验观察到的内毒素休克时脑的兴奋性氨基酸神经毒损伤表明休克脑功能的变化与休克发生发展均有密切关系。另外休克时自由基，酸中毒、ATP减少等因素均可使脑细胞钙内流增加，甚至Ca2+超载，影响脑功能，在休克发展及转归中亦起关键作用。依据本实验，我们初步认为内毒素休克脑损伤发生机制可能涉及兴奋性氨基酸的持续过度增加，并通过使NMDA受体过度激活导致Ca2+内流增多形成脑细胞钙超载，上述二者可能互相作用形成一恶性循环使休克脑功能不断恶化，从而加重了整个休克病情。
*高等学校博士学科点专项科研基金资助
, 百拇医药
参考文献
1 肖卫兵.缺血缺氧性脑损伤和谷氨酸.生理科学进展，1994，25(4)：323.
2 于明琨，朱诚，张光霁，等.实验性颅脑损伤脑组织氨基酸含量变化及意义.中华神经外科杂志，1994；10(1)：34.
3 Faden AI, Demediuk H, Panter SS, et al. The role of excitatory amino acids and NMDA receptors in traumatic brain injury. Science, 1989; 244(4906):798.
收稿日期；1997年3月17日
修稿日期：1997年8月5日
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