脑挫裂伤后铁蓄积引起脑损伤的病理机制的实验研究

Brain contusion and laceration, one of the severe traumatic brain injury (TBI), always induces serious brain edema and brain injury. It may cause brain atrophy, and lead the patients neurological deficits. Iron contributes to brain injury after intracerebral hemorrhage and subarachnoid hemorrhage. To determining how important hematoma-derived iron is in brain contusion and laceration, we propose to examine the iron accumulation and brain edema, blood-brain barrier (BBB) disruption using a moderate rat brain contusion and laceration model induced by lateral fluid percussion. With Western Blotting and Immunohistochemistry, T2* gradient-echo imaging Magnetic Resonance Imaging will be performed for evaluation of brain lesion volume and iron deposition. Neuronal death, brain atrophy and neurological deficits caused by iron overload will be also studied. An iron chelator, deferoxamine (DFX), will be used to clearing the overloading iron. The effects of iron chelation on brain damage and neurological deficits recovering after TBI will be observed. The conclusion will hint the therapeutic target in TBI clinically.

脑挫裂伤，是一种严重的颅脑外伤，往往产生严重的脑水肿，脑损伤，威胁患者生命，后期还能造成脑萎缩，引起患者神经功能障碍。研究表明铁超载是脑出血和蛛网膜下腔出血后继发脑损伤的主要原因之一。本研究将以实验性脑挫裂伤大鼠为研究对象，探讨脑挫裂伤后损伤部位血肿的转归，血脑屏障破坏，脑水肿的发展和铁元素在局部的蓄积状况。结合组织化学，免疫印迹，并采用核磁共振梯度回波（T2*）成像技术，研究脑挫裂伤后局部脑组织内由于铁的蓄积产生铁超载，所引起的一系列铁代谢的改变，以及铁超载与神经细胞损伤，脑白质萎缩之间的关系。同时，引入外源性的铁螯合剂去铁敏，以清除局部过量的铁，观察去铁敏的引入对神经细胞损伤的干预，对神经功能恢复的帮助。为临床寻找脑外伤后神经损伤的治疗方法提供依据。

研究背景：.脑外伤是严重威胁人类健康的神经外科疾病，它可以触发包括氧化应激和炎症在内的一系列级联反应，从而导致继发性脑损伤和长期神经功能障碍，然而目前临床上尚无有效的治疗方法。研究提示，铁螯合剂去铁敏对急性脑损伤具有神经保护作用，但机制尚未完全阐明。本研究在大鼠脑外伤模型上研究了去铁敏的神经保护作用及其可能的作用机制。.主要研究内容：.我们将成年SD大鼠随机分为假手术组、TBI模型对照组和TBI+去铁敏处理组，进行单侧大脑皮层挫伤手术，建立大鼠脑外伤模型，并连续7天腹腔注射去铁敏溶液或者生理盐水。造模后28天内，通过一系列行为学测试（转棒实验，横梁行走实验和水迷宫实验）评价了去铁敏在神经功能恢复中的作用；采用核磁共振梯度回波扫描（T2*MRI），检测颅内水肿状态；通过Nissl，Perls，PANT，TUNEL，Fluoro Jade C等特殊染色评价各组大鼠脑出血和神经细胞损伤程度；采用qPCR和 Western blot实验检测各组参与血红蛋白降解(血红素加氧酶 HO-1)、铁蓄积代谢相关的转运蛋白（铁蛋白Fth1，转铁蛋白Tf、二价金属离子转运蛋白DMT、酮蓝蛋白cp）的转录和表达水平的变化。.结果：.我们成功建立了大鼠脑外伤模型。与模型组相比，行为学实验的结果显示，去铁敏的处理显著提高了损伤大鼠的空间学习和记忆的能力。T2*MRI结果表明，去铁敏可以明显缓解颅内水肿的状态。Perls染色结果表明，去铁敏可以控制颅内出血的状况，Nissl，Fluoro-Jade C，TUNEL和PANT染色显示，去铁敏显著减少了神经元细胞损伤，抑制了神经细胞凋亡。qPCR和Western blot结果表明，去铁敏可以显著抑制血红素加氧酶HO-1, 铁蛋白Fth1，转铁蛋白Tf，二价金属离子转运蛋白DMT和酮蓝蛋白Cp的转录和表达，从而改善了铁在颅内的蓄积。.结论： .铁螯合剂去铁敏可以通过螯合铁离子，降低血红素加氧酶，抑制铁转运和代谢相关蛋白转录和表达，减少铁的产生和转运，从而降低铁在脑内的蓄积，缓解脑损伤，有潜在的临床应用前景。