研究背景一、爆炸冲击伤的特点和致伤机制爆炸冲击波是指炸药爆炸后在介质(空气、水)中传播的一种高速高压波,具有传播速度快的特点。因爆炸冲击波作用于人体所产生的损伤简称为爆震伤,或者爆炸冲击伤。爆炸冲击伤是核武器和常规武器战争中常见的一种损伤。在核武器损伤中,冲击波是主要的致伤因素之一。1945年8月,日本受原子弹袭击后,伤员中70%有冲击伤,在广岛的早期死亡人员中,60%是因冲击伤而致死,爆后第1天活存的中度和重度伤员中,冲击伤伤员占36.3%。在常规武器战争中,冲击波是各种爆炸性武器(如地雷、水雷、炮弹、导弹、气浪弹、手榴弹等)的主要致伤因素之一。西南边界作战中一组166例炮弹和地雷炸伤伤员中,冲击伤的发生率高达22.3%。越南战争中,一组101例气浪弹的报告中,冲击伤的发生率为50.4 %。预计未来高技术局部战争中,冲击伤的发生率会明显升高。头面部因缺乏防护,暴露在爆炸伤环境中,冲击波容易造成神经系统严重损伤。即使作战人员有头盔作为防护,也只起到部分屏蔽和阻挡冲击伤的作用。在因爆炸冲击致伤的部位中占很大的比例,据克罗地亚战争统计,因头部爆炸致死占头部受伤人数的53.4%,因此研究颅脑爆炸冲击伤不仅是现代军事医学的重要研究方向,也是和平时期急救医学和创伤医学的重要课题。爆炸伤的主要致伤机制:(一)原发冲击波损伤;(二)爆炸形成的高速破片伤;(三)抛掷撞击损伤;(四)高温火焰形成的烧伤。结合我们的研究规划,我们将早期研究的重点放在冲击波对颅脑损伤的影响:一是颅骨骨折和挤压形变,二是原发和继发性脑组织损伤。二、大黄有效成分对神经系统的保护作用大黄是一种传统中药,其有效成分具有拮抗氧自由基延缓衰老、促进血液凝固,提高免疫力和保护和导泻保肝等多种作用。大黄有效成分对神经系统损伤具有明显的保护作用,其机制比较复杂。我们早期的研究显示,大黄多糖可能通过促进HSP70的表达,启动内源性的保护机制来保护受伤脑组织,加快脑损伤康复。在脑出血后应用大黄注射液可通过干预AQP-4(水通道蛋白-4)的表达,减轻脑水肿和保护血脑屏障。国内的研究认为:大黄及其提取物可以改善大鼠脑缺血损伤后的神经症状、降低脑组织含水量、减小脑梗死面积,减轻脑缺血再灌注后脑组织损伤,对大鼠脑缺血损伤具有保护作用[1]。同时,大黄素还可以部分抑制破骨细胞。具有促进成骨细胞分化,增加成骨细胞碱性磷酸酶活性和细胞内羟脯氨酸含量的作用[2]。大黄素是大黄有效成分中最主要的成分,同时因其容易提纯、给要途径方便,被广泛运用于医学研究。三、一氧化氮和一氧化氮合酶(NO/NOS)系统的调控一氧化氮(Nitric oxide,NO)作为一种气体信号分子在脑损伤和骨折愈合中具有重要的作用,不同亚型的一氧化氮合成酶(Nitric oxide synthase,NOS)所生成的不同浓度的NO具有完全不同的生理学意义。NOS是NO内源合成的关键酶,作为同工酶,NOS可分为神经元型NOS(nNOS),内皮型NOS(eNOS)和诱导型NOS (iNOS)三种亚型。其中nNOS和eNOS合称为结构型NOS(cNOS),细胞处于生理状态下即有表达,iNOS在炎症、氧化反应中起到关键性作用,并被认为是诱导迟发性细胞凋亡的主要因子[3]。NO/NOS在神经病理发展过程早期的保护作用。在神经病理发展过程的早期,适量表达的NO/NOS对神经元有一定的保护作用。如在脑缺血的早期,适量的NO对脑细胞有保护作用。实验表明缺血缺氧性脑损伤10 min,Ca2 +—CaM依赖的eNOS和nNOS被早期激活,缺血区nNOS mRNA和eNOSmRNA上调,NO短暂升高,参与信使调控、扩张血管,发挥对脑细胞的保护作用[4 ]。NO/NOS表达量与神经病理损伤的关系。NOS作为产生NO的关键酶,与神经病理损伤有重要的关系。神经元的损伤会导致不同程度、不同时程的NOS表达,脊髓创伤后局部组织水肿,同时会出现相应的脊髓节段内和远隔部位的神经内NOS表达的上调[5、6 ]。同时NOS的表达与神经损伤在时间和程度上也高度一致。在脑缺血细胞损害中NO作用的影响已被认识和肯定。脑缺血缺氧时引起细胞外兴奋性氨基酸增加,刺激脑内精氨酸代谢产生NO,当NO过量生成则导致神经毒性作用的发生。在脑缺血的早期引起神经损害的NO主要来源于神经型一氧化氮合酶( nNOS)所产生的NO,稍晚时期则由来源于诱导型一氧化氮合酶( iNOS)所产生的NO所致,过量生成的NO与超氧自由基生成OONO -,使细胞膜及线粒体等发生过氧化作用,导致神经细胞的凋亡[7]。目的1.观察鼠颅脑爆炸冲击伤后脑组织中一氧化氮浓度(NO)和一氧化氮合酶(NOS)活性的变化及大黄素对伤后NO浓度和NOS活性的影响。2.观察大黄素对骨折愈合过程骨痂中一氧化氮合成酶(NOS)活性的的影响,探讨大黄素在骨折愈合的作用。方法1.模拟大鼠颅脑爆炸冲击伤模型,实验组腹腔注射大黄素(10mg/kg),伤后2、4、12、24小时测定脑组织NO浓度和NOS活性。2.选用40只新西兰白兔,建立桡骨中下段骨折模型,随机分为2组,每组20只,大黄素组腹腔注射大黄素,对照组腹腔注射生理盐水;分别于骨折后4d、7d、14d和21d收集骨痂,通过HE染色行形态学观察,使用Western-blot方法检测骨痂中NOS蛋白表达量,使用NOS酶活性分型试剂盒检测NOS酶活性。结果1.伤后各组动物脑组织NO含量和NOS活性均显著升高,与正常对照组差异显著;大黄素组各时相NO含量和NOS活性均明显低于模型组;大黄素组NO含量和NOS活性动态变化呈显著正相关。2.实验组和对照组骨痂存在明显的形态学差异;实验组iNos表达及iNOS活性显著高于对照组;两组间eNOS表达无显著性差异。结论1.大黄素可降低颅脑爆炸伤大鼠脑组织中NO浓度和NOS活性,对大鼠颅脑爆炸伤有保护作用。2.大黄素通过对NOS活性表达调控,可以使骨折断端血管增生和成骨能力增强,促进骨折愈合。