慢性低灌注性脑缺血状态多见于高分流量颅内动静脉畸形、硬脑膜动静脉瘘、颈动脉狭窄等脑血管疾病，因手术切除和(或)栓塞的干预，伴随着正常灌注压的恢复，缺血状态改变，低灌注脑组织呈现过度灌注或过度充血现象，临床表现为难以解释的弥漫性脑水肿和(或)颅内出血，致死、致残率很高。因此，再灌注脑损伤与脑保护日益引起人们的重视。慢性脑缺血再灌注相关脑损伤的发病机制复杂，与多因素相关，其中脑能量代谢失衡是引起神经系统并发症的共同因素，在脑缺血再灌注损伤的发病学上占有重要地位。近年来，随着神经影像学和脑血流动力学检测技术的发展，人们对慢性低灌注性脑缺血的血流动力学影响因素有了新的认识，但对其氧合代谢变化，治疗方法等问题了解仍不深入，有必要针对慢性脑缺血后再灌注损伤的脑氧代谢变化和可能的防治方法进行初步探讨。　　 以往研究认为，慢性低灌注性脑缺血状态改变可能存在低氧信号触发的代偿机制，来抵消血流紊乱诱发的脑氧代谢失调。新近研究发现，低氧信号通路中的HIF-1α及其下游靶基因GLUT1可调控脑组织的脑氧代谢及糖摄取，来增强急性、局灶性脑缺血组织对缺血缺氧的耐受性。上述研究提示，慢性脑缺血再灌注中，HIF-1α及其下游GLUT1的表达，也可能参与了低氧信号触发的代偿保护作用。亚低温调节脑血流、降低脑氧代谢率、促进细胞间信号传导的脑保护作用，已被大量的研究所证实，但目前尚无直接证据表明这种保护作用与调控低氧信号相关因子HIF-1α及GLUT1的表达有关。因此，我们假设亚低温不但可以改善慢性低灌注性脑缺血再灌注后脑血流和脑氧代谢，还可以调控低氧信号相关因子HIF-1α、GLUT1的表达，增强脑组织缺血缺氧的耐受性，达到更有效的脑保护作用。据此，本研究建立大鼠慢性低灌注性脑缺血模型，观察亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注的低氧信号通路中的HIF-1α及其下游靶基因GLUT1的表达影响和脑损伤指标S100表达的关系；观察亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注后的血脑屏障的超微结构变化，以探讨亚低温在大鼠慢性脑缺血再灌注病理损伤中的脑氧代谢变化及其脑保护作用机制，从分子水平丰富亚低温脑保护的能量代谢机制研究，为确定临床治疗策略提供依据。　　 第一部分亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注脑血流灌注量和脑氧代谢影响研究　　 第一章亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注脑皮层血流灌注量变化的影响　　 目的:观察大鼠慢性脑缺血再灌注前后的脑血流灌注量的动态变化和亚低温对脑血流灌注量的影响。　　 方法: SD大鼠18只，随机分为3组(对照组SH: n=6，常温组NT: n=6，低温组MH: n=6)，全身麻醉下行右侧颈总动脉与右侧颈外静脉端一端吻合。利用超声多普勒(TCD)探测技术测定吻合前、后的左颈总动脉的收缩期峰流速率。利用激光多普勒成像技术(LDPI)测定6周后吻合部结扎前、结扎后即刻、结扎后24小时、48小时的脑皮层局部血流灌注量(LCBP)和脑左右两侧标点局部脑血流灌注量(RCBP)的变化。NT组和MH组：右颈总动脉与右颈外静脉端一端吻合；SH组：除不进行动静脉吻合外其余操作同NT组和MH组。NT组：直肠温度保持370C； SH组和MH组：直肠温度保持320C，阻断后维持3小时再自然复温。　　 结果: SH组结扎前后的左颈总动脉血流峰值流速变化无统计学意义(P>0.05)，NT组、MH组的左颈总动脉血流峰值流速在吻合6周后显著降低(P<0.05)。亚低温处理后，MH组吻合部结扎后即刻、结扎后24小时、48小时的脑皮层局部脑血流灌注量(LCBP)有下降，变化有统计学意义(P<0.05)。与SH组比较，NT组吻合部结扎后即刻脑表面局部脑血流灌注量(LCBP)增加、结扎后24小时、48小时LCBP下降明显，有统计学意义(P<0.05)。NT组两侧大脑半球吻合部结扎后RCBP的变化有统计学意义(P<0.01)。MH组两侧大脑半球吻合部结扎前、后RCBP的变化有统计学意义(P<0.01)。　　 结论:建立一侧颈总动脉与颈外静脉端端吻合动物模型对研究慢性静脉压增高状态下脑缺血的研究具有实用价值；结扎动静脉短路形成脑缺血再灌注后，常温组脑血流灌注量短时稳定但此后持续降低；亚低温组脑血流灌注量降低但趋于稳定，对脑再灌注血流动力学有改善作用。　　 第二章亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注脑氧代谢变化的影响　　 目的:探讨亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注前后的脑氧供需平衡的影响及其程度。　　 方法:实验动物选择及亚低温实施方法同第一部分第一章，在相应时点同时成对采集大鼠股动脉和上矢状窦脑混合静脉血，进行血气分析，计算分析脑氧摄取率(CERO2)、动脉-静脉氧含量差(CEO2)、静脉血氧饱和度(SvO2)和动一静脉血乳酸浓度差(ADVLac)、动一静脉血糖浓度差(ADVGlu)。　　 结果:与SH组比较，NT组再灌注后48小时CERO2、CEO2降低，ADVGlu增加，存在脑血流-代谢失调，有统计意义(P<0.05)；MH组再灌注后CERO2先降低后增加，再灌注后48小时与SH组比较，没有显著变化(P>0.05)，与脑血流灌注量匹配，能够满足CMR的需要。　　 结论:常温组再灌注后出现明显的脑氧代谢障碍，表现为脑氧的利用率降低，葡萄糖的无氧代谢增加；亚低温组可以降低脑氧代谢率，对血流-代谢失调有改善作用。　　 第二部分亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注低氧信号相关因子表达的影响及意义　　 第一章亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注血脑屏障超微结构改变和HIF-1α、GLUT1、S100的免疫组化表达的影响　　 目的:观察大鼠慢性脑缺血再灌注前后的血脑屏障超微结构；探讨亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注后血脑屏障超微结构和脑组织HIF-1α、GLUT1、S100免疫组化表达的影响　　 方法: SD大鼠36只，随机分为6组(对照组SH: n=6；模型组MO: n=6；常温组NT3: n=6，阻断存活3小时：常温组NT48: n=6，阻断存活48小时；亚低温组MH3: n=6，阻断存活3小时；亚低温组MH48: n=6，阻断存活48小时)。各组大鼠分别于吻合部结扎3、48小时后处死，取右侧脑组织制作电镜切片，透射电镜观察血脑屏障的超微结构；采用免疫组化法检测HIF-1α、GLUT1、S100蛋白水平的表达。　　 结果:电镜结果：SH组血脑屏障结构完整；MO组血脑屏障结构基本完整，可见凋亡细胞；随着再灌注时间的延长，NT组血脑屏障结构有不同程度破坏，内皮细胞线粒体水肿，细胞核增大，内皮细胞壁厚薄不均，胶质细胞足突水肿明显；MH组与同时段的NT组相比，血脑屏障结构破坏程度较轻，可见细胞凋亡。　　 免疫组化结果：SH组和MO组即有一定水平的HIF-1α、GLUT1、S100蛋白水平的表达。随着再灌注时间的延长，比较同时段的NT组，MH组HIF-1α、GLUT1蛋白水平的表达较NT组增强、S100表达较NT组降低，有统计学意义(P<0.05)。　　 结论:慢性脑缺血再灌注后大鼠血脑屏障受到损害，损害程度与再灌注时间有明显关系。亚低温可改善血脑屏障损害后血管源性脑水肿的程度。　　 大鼠慢性脑缺血再灌注后脑组织HIF-1α、GLUT1、S100蛋白有显著表达，亚低温可以增强HIF-1α、GLUT1蛋白表达水平，降低S100蛋白表达水平。　　 第二章亚低温对大鼠慢性脑缺血再灌注脑组织HIF-1α，、GLUT1、S100的基因表达的影响　　 目的:探讨大鼠慢性脑缺血再灌注前后脑组织HIF-1α、GLUT1、S100基因表达变化及亚低温对HIF-1α、GLUT1、S100基因表达的影响　　 方法:实验动物选择及亚低温实施方法同第二部分第一章，采用荧光RT-PCR法测定HIF-1αmRNA、GLUT1mRNA、S100mRNA表达的变化。　　 结果: SH组和MO组即有一定水平的HIF-1αmRNA、GLUT1mRNA、S100mRNA表达。随着再灌注时间的延长，HIF-1αmRNA、GLUT1mRNA、S100mRNA的表达呈升高趋势，与SH组比较，NT3组、MH3组HIF-1αmRNA、GLUT1mRNA的表达均有显著性差异(P<0.05)；MH48组S100mRNA的升高不明显，但NT48组升高显著(P<0.05)。NT48组，GLUT1mRNA的表达较MH组明显下降，有统计学意义(P<0.05)。　　 结论:亚低温可以上调大鼠慢性脑缺血再灌注后HIF-1αmRNA、GLUT1mRNA在脑组织的表达及延长其表达的作用，增强脑组织缺血缺氧的耐受性。亚低温可能通过对HIF-1α的直接调控，促进GLUT1mRNA的表达，减轻脑损伤程度及其相关指标S100mRNA的表达。　　 小结　　 1、大鼠慢性脑缺血再灌注期间，存在脑血流灌注量与脑氧代谢不匹配的氧合障碍；亚低温可以改善脑血流灌注量和脑氧代谢，使脑血流-氧代谢偶联接近生理状态，有助于临床脑保护的实现。　　 2、大鼠慢性脑缺血再灌注期间，随着再灌注时间延长，血脑屏障超微结构的损害程度增加。亚低温可以显著改善血脑屏障损害后血管源性脑水肿的病理损害程度。　　 3、大鼠慢性脑缺血再灌注期间，亚低温可以上调HIF-1αmRNA、GLUT1mRNA在脑组织的表达及延长表达的时程，减轻脑损伤相关指标S100mRNA的表达，增强脑组织缺血缺氧的耐受性。