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研究背景:颅内动脉瘤破裂导致的自发性蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)是神经外科最常见的脑血管疾病,具有较高的死亡率及致残率,对社会及家庭造成较重的负担。既往研究主要集中于SAH后脑血管痉挛(cerebral vasospasm,CVS)及可能由CVS导致的脑缺血性损伤,近期的临床试验表明,SAH后CVS的有效控制并不能改善患者预后。越来越多的研究表明SAH后早期(24-72小时内)脑损伤(early brain injury,EBI)与SAH患者的预后密切相关,并起决定性作用。大量证据表明EBI病理生理机制复杂,多种因素参与其中,包括氧化应激、钙超载、铁累积、炎性反应和凋亡等。线粒体钙单向转运体(mitochondrial calcium uniporter,MCU)位于线粒体内膜上,在生理条件下,介导线粒体钙吸收。钌红(ruthenium red,RR),钌360等可结合MCU的钙离子结合位点,从而起抑制MCU的作用,包括精胺在内的多胺类化合物可以激活MCU的吸收过程。SAH后细胞内钙超载、铁累积已被大量实验所证明,尼莫地平(一种钙通道阻滞剂)已被临床试验证明具有脑保护作用并能有效改善SAH患者预后,动物实验中运用铁螯合剂亦具有明显的脑保护作用。继发于细胞钙超载的线粒体钙超载可导致细胞内大量活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生,激活线粒体凋亡信号通路,导致脑损伤。进入线粒体的亚铁离子可与活性氧发生芬顿反应,产生活性最强的羟自由基,进一步加重SAH后脑组织的氧化应激损伤。近年,已有研究表明,抑制MCU可减轻缺血/再灌注或者高铁所致的脑和心脏的损伤。故本实验主要研究抑制MCU是否能对SAH后的早期脑损伤起保护作用,并研究相关机制。目的:(1)建立稳定的大鼠视交叉池单次自体股动脉血注射的SAH模型;(2)验证抑制MCU对SAH后钙超载及脑损伤的作用;(3)验证抑制MCU对SAH后铁代谢异常的作用。方法:使用大鼠视交叉池单次自体股动脉血注射法建立稳定的SAH模型。Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为四组:对照组,SAH组,SAH+钌红组,SAH+精胺组。SAH模型建立后,使用钌红(2.5 mg/kg)生理盐水溶液或精胺(5 mg/kg)生理盐水于大鼠SAH后腹腔注射治疗;动物处死前进行行为学评分;取新鲜脑组织测定SAH后脑组织ROS、ATP、组织及线粒体内钙离子含量;Western blot法检测对应脑组织内凋亡、铁调节相关蛋白表达;TUNEL染色法展示神经细胞凋亡,并用尼氏染色法显示脑损伤程度;顺乌头酸酶活性检测检测SAH后颞叶皮层顺乌头酸酶活性。结果:各实验组模型在SAH后取脑时均被确定有效。检测结果表明较对照组,大鼠SAH后脑组织及线粒体内钙含量明显增加(P<0.05),脑组织铁累积明显(P<0.05);ROS生成升高(P<0.05),顺乌头酸酶活性明显降低(P<0.05),ATP含量明显减少;Westernblot检测显示SAH后线粒体细胞色素c明显向胞质转移(P<0.05),凋亡相关蛋白caspase-3含量明显增多(P<0.05),铁调控蛋白提示细胞铁累积(P<0.05);同时,TUNEL染色、尼氏染色显示明显的神经细胞凋亡和脑损伤(P<0.05)。SAH后予以抑制MCU可明显减轻脑组织钙超载及铁累积,减少氧化应激,改善细胞能量供应,减少凋亡相关蛋白表达,明显缓解早期脑损伤(P<0.05)。结论:我们发现大鼠SAH后EBI明确发生,且SAH后早期的钙超载及铁累积导致的氧化应激反应在SAH后EBI中起重要作用。抑制MCU能够减轻SAH后钙超载及铁累积,减少ROS生成并改善脑组织能量供应,从而有效缓解神经细胞凋亡和脑损伤。以上结果提示MCU是SAH病人的一个潜在治疗靶点。