关键词： 脑缺氧；脑缺血；线粒体；干预

【摘要】目的探讨1-6二磷酸果糖（FDP）干预治疗新生鼠缺氧缺血性脑损伤（HIBD）后脑神经细胞线粒体形态学变化及对能量代谢的影响。方法用新生鼠HIBD动物模型，在急性期给予FDP干预治疗，缺氧缺血21天后用透射电镜观察脑选择性易损区海马CA₁区锥体细胞线粒体形态改变。结果缺氧缺血21天后脑神经细胞部分线粒体形态异常。与缺氧缺血组相比，FDP干预组线粒体病变减轻。结论缺氧缺血21天线粒体有异常。FDP干预治疗减轻了HIBD后脑神经细胞线粒体的形态变化并可能改善脑神经细胞的能量代谢。

Morphologic Changes of Mitochondria and Metabolic Effects

of Fructose 1-6 Diphosphate in Hypoxic-ischemic Brain Damage.

TANG XiuyingZHOU CongleMIAO Hongcaiet al.

Department of Electron Microscopy, The First Hospital of

Beijing Medical University, Beijing 100034

【Abstract】ObjectiveTo study the morphologic changes of mitochondria and metabolic protective effect of fructose 1-6 diphosphate(FDP) intervention in newborn rats with hypoxic-ischemic brain damage(HIBD). MethodsNewborn-rat HIBD model was set, intervened with FDP during acute phase, morphologic changes of mitochodria in hippocampal CA₁ of newborn rats after hypoxic-ischemia 21 days were observed by transmission electron microscopy.ResultsSome mitochondria were abnormal in HIBD 21 days as compared with hypoxic-ischemic group, morphologic changes of mitochondria in FDP intervention group was milder.ConclusionMorphologic changes of mitochondria are present after HIBD 21 days. FDP intervention decreases morphologic changes of mitochondria after HIBD, and may improve neuronic energy metabolism.

【Key words】Cerebral ischemiaCerebral anoxiaMitochondriaDiphosphates

缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemic brain damage，HIBD）是新生儿常见的神经系统疾病且常遗留不同程度的神经系统后遗症。鉴于目前针对其发病机理的有效药物治疗尚处于研究阶段，本文用7日龄新生鼠制做的HIBD动物模型，在急性期给予1-6二磷酸果糖（froctose 1-6 diphosphate,FDP）干预治疗，21天后用透射电镜观察脑神经细胞线粒体的形态变化，以期探讨FDP干预治疗新生鼠HIBD后脑神经细胞线粒体的形态学变化及对能量代谢的影响，为临床治疗提供理论依据。

材料和方法

一、实验动物

本院实验动物中心7日龄Wistar大鼠，体重12～23g。随机分为正常对照组（control,C）、缺氧缺血组（hypoxic ischemia,HI）及FDP干预组，每组各4例。

二、HIBD动物模型制备^［1］

用乙醚麻醉新生鼠，HI组及FDP组分别结扎左侧颈总动脉（C组只做假手术）。2小时后将HI组及FDP组置于8％氧气（92％氮气）的氧氮混合气体容器内2小时。缺氧缺血后各组立即按体重行腹腔内注射：C组及HI组每克体重每次注射生理盐水0.01ml，每日1次共五日。FDP干预组每克体重每次注射FDP1mg，首日1次，以后每日两次共四日。随后各组在同一条件下使用统一鼠饲料继续喂养至缺氧缺血后21天。

三、电镜标本制备

用3%多聚甲醛灌注行脑组织内固定，取出大脑，分离左侧海马，每例取材3块。按电镜常规进行标本制备。半薄切片定位CA₁区锥体细胞层做超薄切片，醋酸铀和枸橼酸铅双染色。JEM-100CXII型透射电镜观察锥体细胞核周质线粒体。

结果

一、C组：线粒体大小、形态较一致，分布较均匀。线粒体呈圆形及椭圆形，线粒体嵴规则（图1）。

图1对照组，海马CA₁区锥体细胞核周质线粒体(×2000)

二、HI组：线粒体分布不均，部分区域呈拥挤状。线粒体大小、形状不规则，见较大畸形的线粒体。部分线粒体体积大，线粒体嵴紊乱、短小，数量减少，线粒体内空泡形成。多数线粒体体积较小，但线粒体嵴模糊不清，基质凝聚，基质内见絮状物（图2）。个别线粒体见基质钙化及髓样小体形成。

图2缺氧缺血组,线粒体增大或缩小,嵴减少，模糊(×20000)

三、FDP干预组：大部分线粒体同C组所见，线粒体大小、形态较一致，线粒体嵴较规则，线粒体嵴膜及基质结构较清晰。少数线粒体体积稍大，嵴紊乱、短小，线粒体呈小空泡样（图3），但线粒体嵴的减少比HI组轻。

图3FDP组,线粒体正常或稍增大(×20000)

讨论

7日龄新生鼠和围产期新生儿特点相似^［2］。利用这个特点，我们制备7日龄新生鼠HIBD模型，在急性期给予FDP干预，于缺氧缺血21天后经透射电镜观察脑神经细胞线粒体的形态学变化，进而探讨FDP对HIBD后脑神经细胞的保护作用。

线粒体是细胞能量代谢的场所，线粒体的形态结构改变直接反应细胞能量代谢的变化。在既往的研究中，我们曾发现新生鼠HIBD急性期线粒体的损伤导致了线粒体的能量代谢障碍^［3］。本研究是在此基础上进行的FDP干预后较远期疗效的观察。超微结构观察发现新生鼠缺氧缺血21天后脑神经细胞有相当一部分线粒体的形态结构仍存在异常，主要表现在线粒体的大小、形态不一致，线粒体的嵴紊乱、短小及消失。和急性期不同的是，虽然一部分线粒体体积较正常组大，线粒体嵴膜因有破坏而导致空泡形成，但线粒体肿胀不似急性期明显。有的线粒体体积甚至较小，线粒体嵴模糊不清，基质浓缩。已知线粒体的嵴膜及基质是线粒体能量代谢的功能区，上述变化中不论是嵴的减少还是嵴的模糊，均说明其嵴膜受到破坏，即线粒体的功能区受到损伤，这是HIBD后脑神经细胞能量代谢障碍乃至存在脑神经系统后遗症的形态学基础。畸体增大线粒体的出现，可能是对HIBD的一种代偿反应。

FDP是改善细胞能量代谢的分子水平药物。研究表明，FDP对各种原因引起的组织器官缺氧缺血性损伤有保护和治疗作用，近年来已用于临床多种疾病的治疗^［4-6］。FDP可以作为无氧代谢的底物，直接产生ATP，1moLFDP即可产生4个ATP。同时FDP又能通过调节与糖代谢有关的若干酶的活性，改善无氧代谢，增加ATP的生成。ATP是维持组织状态和细胞功能不可缺少的高能物质，故对减轻缺氧缺血组织的损伤具有保护作用。FDP用于HIBD也有一些研究^［7］。我们在HIBD急性期给予FDP干预治疗，经超微结构观察发现FDP干预组脑神经细胞部分线粒体虽然形态有些异常，线粒体的嵴膜有些模糊，但上述变化较HI组轻，有些线粒体形态基本接近正常。尤其是作为线粒体能量代谢功能区形态学指标的线粒体的嵴膜病变较HI组减轻，说明FDP干预治疗组脑神经细胞线粒体的功能区受到保护，提示FDP的早期干预对脑神经细胞有一定的保护作用。对于FDP的剂量与其作用的关系以及HIBD前预防性给药的效果等将有待进一步研究。

参考文献

1吴婉芳,徐放生,张莉莉,等.建立新生儿缺氧缺血性脑病动物模型.新生儿科杂志,1992,7:265-267.

2Rice JE, Vannucci RC, Rbierly JB. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Ann Neurol, 1981, 9: 131-141.

3汤秀英,周丛乐,苗鸿才,等.新生鼠缺氧缺血性脑损伤线粒体形态观察及定量研究.北京医科大学学报,1997, 29:134-141.

4Sun JX, Faria LA, Markov. Froctose 1-6 diphosphate prevents intestinal ischemic reperfusion injury and death in rats. Gastroenterology, 1990,98:117-126.

5Markov AK, Jackson FA. Hemodynamics and metabolic effects of froctose 1-6 diphosphate in ischemia and shock experimental and clinical observation. Ann Emerg Med,1986,15:1470-1477.

6Farias LA, Sun J, Markov AK. Improved brain metabolism with froctose 1-6 diphosphate during insulin-induced hypoglycemic coma, Am J Med Sci, 1989, 297:294-299.

7丁素菊. 1-6-二磷酸果糖对缺血性脑组织的保护作用.国外医学*神经病学神经外科学分册, 1994,