新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic- ischemic encephalopa-thy,HIE)是一种围生期窒息所引起的新生儿危害严重的常见病、多发病,常导致新生儿死亡或幸存者神经系统严重的后遗症[1]。脑缺氧缺血性损伤的发病机制十分复杂,很多机制尚不清楚。其发病机制除了最初造成的神经细胞急性坏死以外,在随后的6~72小时内可发生再灌注损伤,再次是神经细胞破坏、能量衰竭和细胞膜破裂,细胞内钙超载,白细胞黏附及兴奋性氨基酸的氧化,这些机制都可以通过增强细胞凋亡而加重缺氧缺血性脑损伤,即所谓的原发性损伤和继发性损伤(又称为再灌注损伤)两个阶段[2]。其中继发性损伤是引起新生儿神经系统并发症的最主要原因之一。目前,对于新生儿缺氧缺血性脑病的治疗研究都比较多,而且主要是对其发病机制进行研究。近年来,随着国家卫生部对新生儿氧疗特别是高浓度高流量氧疗所带来负面影响的重视,对氧疗包括高压氧治疗在新生儿缺氧缺血性脑病中的应用会受到越来越多的关注,氧疗同其他治疗一样,适当应用其效果良好.
1 氧疗的主要观察指标
1.1 动脉血CO2分压(PaCO2) PaCO2为溶解于血浆中的CO2所产生的张力,正常值为35 ~45mmHg( 1mmHg=0. 1333kPa),原发性呼吸性酸中毒(碱中毒)及代谢性碱 中毒(酸中毒)的继发性呼吸代偿时增高(降低)。
1.2 动脉血O2分压(PaO2) PaO2为溶解于血浆中的O2所产生的张力,正常值为80~100mmHg, <80mmHg为低氧血症。
1.3 Hb的氧容量 为每100mL血液中Hb所结合氧的毫升数,新生儿氧容量为23. 6mL/dL。
1.4 血浆中溶解的O2量 气体在溶液中的溶解量与其分压成正比。
1.5 Hb的氧饱和度(SO2% ) SO2%为Hb实际结合的氧容量占Hb完全饱和时氧容量的百分比。
2 氧气疗法的作用
2.1 纠正低氧血症 采用各种氧疗方法,使PaO2达到80~85 mmHg, SaO2>95%。发绀等症状消失,呼吸系统症状得到缓解。
2.2 减少呼吸做功 高浓度的氧疗可维持充分的PaO2,从而改善了肺泡气体交换和氧合,减少了对高通气的需要,降低了呼吸功。
2.3 减少心肌做功 心血管系统是代偿缺氧的主要器官,氧疗可以改善氧合,从而减少了对增加心肌做功(心输出量)的需要。
3 氧气治疗的作用机制
3.1 清除自由基 在HIE模型中病侧脑组织因缺氧缺血,从而导致局部抗氧化能力降低,这样自由基大量积累,破坏生物膜中的不饱和脂肪酸,引发脂质过氧化反应,产生高水平的脂质过氧化物丙二醛(MDA)[4],参与HIE发病中脑组织损伤。而HIE所致脑组织缺血缺氧,氧自由基增加的中心环节是缺氧,因此从缺氧方面来研究HIE的治疗已成为一个热点。正常情况下,细胞内不断产生氧自由基,同时机体又存在清除氧自由基的系统,当两者失去正常平衡时,造成氧自由基的增多,Kinute[5]认为,超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)为机体主要的抗氧化酶, SOD歧化O2生成的H2O2、H2O2、ROOH分别与GSH在GSH-PX作用下生成H2O、RH和毒性较低的ROH,起到清除氧自由基的作用。张丽达等[6]在高压氧对新生大鼠缺氧缺血性脑病脑组织匀浆中SOD、GSH-PX及MDA的影响这一实验中发现,HIE模型组SOD、GSH-PX活力低于正常对照组(P<0. 0003,P<0. 006),而MDA含量显著高于正常对照组(P<0. 003)。HIE新生大鼠经1周高压氧治疗后,脑组织中SOD、GSH-PX活力明显较未治疗HIE组为高(P<0. 0003,P<0. 006),并恢复至接近正常对照组水平,MDA含量显著下降并低于未治疗HIE组(P<0. 003)。表明高压氧对HIE有积极的治疗作用,它通过提高机体自由基清除酶的活力,清除过多的氧自由基,保护组织细胞免受自由基的攻击而减轻脑组织的损伤。通常
在正常情况下,细胞内外钙离子维持在稳定状态,内外梯度约为10000: 1。当缺氧发生时,由于ATP产生减少,细胞膜上钙泵衰竭,使得细胞外的钙向细胞内转移;胞内线粒体内的钙向外转移;以及内质网的钙回收降低,造成细胞内钙超载,细胞内钙超载可激活磷脂酶分解细胞膜磷脂,使得花生四烯酸大量生成,在机体恢复血液灌注时,花生四烯酸在环氧化酶和脂氧化酶作用下,形成前列腺素、血栓素和白三烯,并产生大量自由基,因此,减少细胞内钙超载就成为治疗再灌注损伤的一个突破口,在窒息胎鼠氧疗后观察细胞内钙离子浓度的实验中予以21%氧和92. 8%氧复苏后细胞内钙离子浓度分别为(552. 1?93. 5)nmol/L和(520. 6?79. 1) nmol /L,两者相比无明显差别(P>0. 05),并且都明显比正常对照组细胞内钙离子(315. 3?86. 9)nmol/L为高(P<0. 001),而使用65%氧复苏后,细胞内钙离子浓度为(452. 9?36. 4)nmol/L,较空气(P<0. 01)氧复苏组和92. 8%氧复苏组(P<0. 05)为低,但仍然高于正常对照组(P<0. 05),表明使用适量浓度氧气进行窒息复苏可在一定程度上减轻细胞内钙离子超载,从而达到减少自由基产生的目地。
3.2 抗细胞凋亡 脑缺氧缺血损伤引起细胞坏死和凋亡,缺氧缺血持续时间较长常引起细胞坏死,持续时间较短则多引起细胞凋亡。近年来,细胞凋亡机制在新生儿缺氧缺血性脑病发病中的作用日益受到人们的重视,对这一方面的研究也比较多。Caspase(半胱天门冬氨酸酶)属于半胱氨酸蛋白酶,活化Caspase能水解某些底物导致不可逆细胞凋亡,在Caspase家族中Caspase -3是主要的凋亡效应物,是细胞凋亡的主要执行者,研究表明, Caspase在脑缺血中也发挥重要作用。Ni等[8]研究发现,在同时结扎鼠双侧颈动脉后24小时,在海马CA1区可观察到caspase-3含量增加,并在72小时内持续上升;脑缺血后不仅Caspase-3 mRNA含量增加,而且Caspase相关活化蛋白含量也上升。Calvert等[9]发现7日
龄新生大鼠缺氧后单纯的高压氧(100%O2, 3个标准压)治疗1小时,可减轻大脑皮层以及海马回中已增强的Caspase-3表达和活性,这说明在新生大鼠缺氧缺血性损伤模型中,用高压氧干预可减少神经细胞凋亡、延缓神经细胞的损伤。刘丽旭等在高压氧对缺氧缺血性脑损伤新生大鼠细胞凋亡及Caspase-3mRNA表达的影响实验中发现,空白对照组及缺氧缺血性脑损伤模型组右脑未见或偶见阳性细胞,缺氧缺血性脑损伤后7天大鼠左脑组织各个部位均可见到阳性凋亡细胞,脑皮质、纹状体及海马区明显,海马区以CA1区为最多见,经高压氧治疗后左脑阳性细胞明显减少,荧光显微镜下阳性凋亡细胞显示为绿色颗粒,模型组左脑阳性细胞数为342. 24?74. 16,高压氧治疗组为252. 96?68. 59,两者比较,差异具有统计学意义(P<0. 05),另外,空白对照组无或有少量阳性细胞出现,模型组和高压氧治疗组脑皮质、纹状体及海马均可见caspase-3mRNA阳性细胞表达,但高压氧治疗组信号则明显减少。上述实验说明,高压氧可通过抑制caspase-3mRNA的表达,从而达到减少细胞凋亡,保护神经元的作用。钙离子作为信号传导系统中的第二信使发挥调节细胞增殖-分化及诱导细胞凋亡的介导作用,钙离子可激活蛋白激酶C(PKC)参与细胞凋亡,细胞内游离钙离子的存在为某些细胞发生凋亡的必要条件。因此,减少细胞内游离钙离子浓度亦成为抗细胞凋亡的一个突破口。
