HO-1/CO系统在急性一氧化碳中毒迟发性脑病中的致病作用研究

急性一氧化碳中毒性迟发脑病（CMDEP）是急性一氧化碳（CO）中毒最严重的并发症之一，但其发病机制、早期诊疗一直困扰临床。HO/CO通路是机体内源性CO的生成系统，同时有胆红素和游离铁产生，目前认为其功能上具有"双刃剑"效应。另据急性CO中毒早期脑组织HO-1/CO通路异常变化的前期工作发现，我们推测脑组织HO-1/CO通路持续性异常表达可能与CMDEP发生发展有关。本项目拟以观察急性CO染毒大鼠脑白质、海马、基底结HO-1表达及活性变化为切入点，阐明HO-1过表达是导致CMDEP的脱髓鞘及迟发性脑损伤的始动因素；并从分子代谢和效应调控两方面探讨脑HO-1/CO系统与活性氧自由基（ROS）间的相互关系，明确HO-1/CO系统在CMDEP发病过程中的致病作用。

本研究利用核磁共振成像（MRI）和氢质子核磁共振波谱（1H-MRS）技术检测急性一氧化碳（CO）中毒迟发性脑病（Carbon monoxide induced delayed encephalopathy, CMDEP）大鼠模型，发现CMDEP多在染毒后5-7 d发生。CMDEP大鼠脑海马的血红素加氧酶-1（HO-1）表达变化与海马损伤相伴，主要表达部位在海马CA2、CA3区的锥体细胞层和齿状回的颗粒细胞层，纹状体区的神经元亦有显著表达。提示急性CO染毒后海马及纹状体区HO-1的持续性异常表达可能参与CMDEP的发生发展。干预研究发现染毒早期HO-1高表达对大鼠脑海马损伤有明显的保护作用；但在后期HO-1持续性高表达对脑组织不利，HO-1诱导剂hemin 可进一步诱导染毒大鼠海马HO-1 高表达，其结果是加重海马氧化损伤和细胞凋亡。HO 活性抑制剂SnPP可对抗上述损伤，表现为染毒5d后海马氧化损伤和细胞凋亡较对照组减轻。提示HO 系统过表达在CMDEP损伤的病理过程中具有重要作用。利用体外细胞实验进一步探讨HO-1持续性过表达的致病机制，发现高铁环境可促进离体培养的大鼠海马神经元自由基（ROS）形成，促凋亡蛋白caspase-3表达及活性增加，同时超氧化物歧化酶（SOD）活力明显降低，丙二醛（MDA）水平增加。提示HO-1持续性过表达致脑组织局部高铁微环境可能是导致CMDEP的重要因素之一。此外，我们还发现，改善血液流变学指标可能有助于防治CMDEP发生发展。MRI弥散加权成像（DWI）提示急性CO中毒后脑循环可能出现异常；血液流变学研究又显示急性CO染毒1d后，大鼠血液出现红细胞压积（HCT）、血浆黏度及全血黏度显著增加，血液凝固性增强等凝血功能障碍，提示急性CO中毒恢复期可出现循环阻力增加、血液郁滞等情况。分别用丹参总酚酸（SA）和20%甘露醇进行干预，结果显示持续性20%甘露醇脱水，可加重大鼠脑海马氧化应激损伤和细胞凋亡，SA则可通过稳定HCT，提高红细胞变形性，降低全血粘度和血浆纤维蛋白原含量，保护染毒大鼠海马神经元。提示改善血液流变状态可防治CMDEP的发生发展。目前本研究已发表和接收研究论文3篇，参与培养博士研究生2人。.