新生猪缺氧缺血性脑损伤后脑内酸碱度变化及其离子调控机制

The pH of brain tissue has important influence on cell survival, and the pH within normal physiological range is particularly important for the structure and enzyme function of brain proteins. After HI, energy failure, cell membrane cannot maintain ion pump function, and energy failure leads to deionization, which leads to the opening of different ion channels, resulting in the change of H+ inside and outside the cell..Voltage-gated proton channel (Hv1) has the function of regulating intracellular pH. Hv1 can be activated by intracellular acidification environment, mainly mediated by the outgoing H+ flow, which is highly selective to the proton and makes other cations cannot pass through the channel..This study using piglet hypoxic ischemic brain damage models to measure different time points after hypoxia ischemia artery of Na+, K+, Ca2+, the change of the lactate, pH, combined with 1H-MRS acquisition of Lac, amide proton transfer imaging, histological measurements Hv1, Na+-K+-ATPase, Ca2+ / CaMPK Ⅱ results multivariate analysis, studies the pH adjustment mechanism after HI, further defined the shuttle mechanism of H+ in the neural network.

脑组织内pH对于细胞存活具有重要影响，正常生理范围内的pH对于脑内蛋白质的结构及酶作用的发挥尤为重要。缺氧缺血（Hypoxic ischemia, HI）后能量衰竭，细胞膜不能维持离子泵功能，能量衰竭导致去离子化，引起不同的离子通道开放，导致H+在细胞内外分布的变化。电压门控质子通道（Hv1）具有调节细胞内pH的功能。Hv1可以被细胞内酸化环境激活，主要介导外向的H+流，它对质子具有高度选择性而使其他阳离子不能通过该通道。本研究利用新生猪缺氧缺血性脑损伤模型测量缺氧缺血后不同时间点内动脉血中Na+、K+、Ca2+、Lac、pH的变化，结合磁共振波谱成像采集的乳酸、酰胺质子转移APT、组织学测量的Hv1、Na+-K+-ATP酶、Ca2+/CaMPKⅡ结果进行多变量分析，进一步明确HI后脑内H+在神经网络内的穿梭机制。

目的：本研究对新生猪缺氧缺血脑损伤后脑内pH及Hv1 proton channel的表达进行分析，结合APT成像，研究HIBI后脑内pH的调节机制。同时对新生猪缺氧缺血脑损伤后不同时间点脑内髓鞘形成的相关蛋白的表达进行分析，研究HIBI后脑内pH的便会对于脑内髓鞘损伤及再生的影响。.材料与方法：选用出生后3-5天的健康新生猪，体重1-1.5Kg，共58头，排除中途死亡、建模失败及运动伪影等6头个体，对照组9头，HIBI模型组43头。在缺氧缺血后0-2h、2-6h、6-12h、12-24h、24-48h、48-72h不同时间点内进行脑组织内pH值测量、Hv1 proton channel表达进行分析，以及MBP、MOG、MAG蛋白的表达进行分析。采用独立样本t检验、ANOVA、Spearman秩相关分析进行统计，P<0.05认为有统计学差异，所有数据资料保留3位小数。.结果：HI后，免疫荧光染色结果显示基底节区Hv1蛋白表达在HI后0-2h达到峰值，其余各时间点Hv1蛋白表达与0-2h均有统计学意义。新生猪HIBI后，APT值在0-2h下降到最低值，随后逐渐回升。除12-24h组与对照组无差异（P=0.68）外，其余各组与对照组均有统计学差异。HIBI后，脑组织内pH值降低，0-2h达到最低，随后脑内pH逐渐增高。Hv1蛋白表达、pH值、APT值均存在相关性。HIBI后，MBP、MOG、MAG免疫荧光染色均呈现先降低，后升高的趋势，MAG、MBP在HI后6-12h达到最低值，与其他各组均存在差异。MOG在HI后2-6h达到最低值，除与6-12h无统计学差异外，与其他各组均存在差异。pH与Hv1、MBP、MOG存在线性相关（r=-0.726，P=0.000；r=0.623，P=0.000；r=0.385，P=0.004），与MAG无相关性（r=0.242，P=0.081）。.结论：本研究结果显示，HIBI后，Hv1 proton channel表达与脑内pH值、APT值随HI时间不同表达发生变化，三者之间具有相关性，揭示HI后脑内H+在神经网络内的穿梭机制以及pH的变化。脑内pH值与Hv1 proton channel、MBP、MOG、MAG蛋白表达随HI时间不同表达发生变化，揭示了HI后脑内pH对于髓鞘损伤及再生具有调节作用。