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研究背景 目前,美国早产儿占所有新生儿的13.4%,其中3.4%的早产儿胎龄小于34周[1]。中国早产儿出生率呈逐渐增高的趋势,目前每年约有180万早产儿出生。与足月儿相比,早产儿出现运动、认知及行为发育障碍的风险明显增加[2]。由于围产医学以及新生儿救护水平的提高,早产儿特别是极低、超低出生体重儿的死亡率逐年下降,存活率逐年上升,与之伴随的早产儿脑损伤尤其是脑白质损伤等并发症问题逐渐凸显[3,4]。早产儿脑白质损伤(white matter injury,WMI)是存活早产儿脑损伤最常见的表现形式,损伤严重的患儿可后期形成脑室周围白质软化(periventricular leukomalacia,PVL)[5]。WMI高发于23-32周出生的早产儿,其发病机制目前尚不清楚,主要与宫内感染,缺氧缺血等因素有关。早产儿出现脑白质损伤后,没有特异性的临床症状及改变,也没有有效的治疗措施,临床以维持基本生命体征稳定的支持治疗为主。WMI的病死率较高,幸存患儿也常出现中重度神经发育障碍,如脑性瘫痪(CP)、智力低下等,严重影响早产儿的生存质量,给社会与家庭造成极重的经济负担[6-8]。据报道,全球每年1300万存活的早产儿中约有34.5万遗留中重度神经发育障碍,合并PVL的早产儿,其罹患脑瘫的风险超过50%[2]。α1-抗胰蛋白酶(Alpha 1-antitrypsin,AAT)是血浆中的一种蛋白酶抑制剂,属于丝氨酸蛋白酶超家族成员,具有抑制多种蛋白酶活性的功能[9]。AAT主要由人肝脏合成并释放入血。近年来研究发现[10-13],胰蛋白酶和类胰蛋白酶等多种蛋白酶可激活广泛分布于中枢神经系统的蛋白酶激活受体2(protease-activated receptor 2,PAR2),参与中枢神经系统损伤和退行性疾病等病理过程。体外实验发现胰蛋白酶可激活星形胶质细胞表面的PAR2,促进NO的合成与释放;类胰蛋白酶可激活小胶质细胞表面的PAR2,引起小胶质细胞活化,释放TNF-α等细胞因子,引起炎症反应及周围神经元凋亡。AAT作为广谱蛋白酶抑制剂,理论上认为难以透过完整的血脑屏障,但是,在成年大鼠脑卒中模型中,静脉注射给予外源性AAT后大鼠脑组织中AAT含量均明显增加,并能够减轻脑损伤的程度,改善大鼠的感觉及运动功能,提示当血脑屏障通透性增高或损伤时,AAT可以透过血脑屏障进入脑组织并发挥神经保护作用[14]。另外,体外实验证实[15],循环血中的AAT能够抑制中性粒细胞蛋白酶,减轻缺氧缺血引起的血脑屏障损伤,抑制炎症细胞迁移、浸润至脑组织,减轻炎性脑损伤,提示AAT具有间接的神经保护作用。我们前期的早产儿血浆蛋白质组学分析结果显示,合并PVL的早产儿血浆中AAT水平明显低于无神经系统损伤的早产儿;合并PVL并且发展为脑瘫的早产儿血浆中AAT水平明显低于合并PVL未发展为脑瘫的早产儿,提示AAT表达水平下调可能在早产儿脑白质损伤的发生发展中起重要作用。材料及方法 采用5日龄C57BL/6J小鼠(PND5)制作缺氧缺血诱导的早产脑白质损伤模型,通过经鼻或腹腔给药两种不同途径给予外源性AAT,在HI后不同时间点检测脑组织中AAT浓度,评估AAT通过不同的给药途径在脑组织中的浓度及维持时间,从而选择最佳给药途径进行后续试验。脑损伤后1周处死小鼠并灌注取脑,通过MBP,MAP2染色评估脑损伤程度,探索AAT的神经保护作用。结果 酶联免疫吸附实验结果显示,在早产脑白质损伤模型中,AAT能够透过损伤后的血脑屏障,且经腹腔注射给药后脑组织中AAT浓度高,持续时间较长,因此采用腹腔注射的方式给药。MAP2染色结果显示,缺氧缺血后7天,生理盐水对照组脑组织丢失体积为21.933±11.984 mm3,AAT治疗组为15.411±11.420mm3,AAT有效地减轻了小鼠缺氧缺血后大脑整体的损伤程度(P=0.017);MBP染色结果显示,AAT治疗组大脑皮层下白质丢失体积(0.169±0.106mm3)明显小于生理盐水对照组的丢失体积(0.235±0.104mm3),表明AAT也能有效地减轻大脑皮层下白质的损伤(P=0.022)。结论 AAT能够有效地减轻缺氧缺血后新生鼠的脑白质损伤,发挥神经保护作用,可以作为潜在的治疗早产脑白质损伤的新策略进行进一步研究。