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DHCA技术可以为外科医生提供一安静而无血的手术视野,方便外科医生进行完美的心内手术操作,从而被应用于复杂先天性心脏病和主动脉弓和脑血管瘤的手术矫治。但是较长时间的DHCA会导致严重的脑部并发症,增加术后神经系统并发症和手术死亡率。DHCA的主要病理生理包括来自于体外循环引发的全身炎症反应综合征和停循环引发的缺血再灌注损伤。2007年,《自然·医学》上发表文章报道氢在大鼠局部脑缺血模型中有选择性中和羟自由基的作用,从而改善脑缺血再灌注损伤。 此后相继有人在小鼠慢性限制性脑病和大鼠一氧化碳中毒性脑病模型中报道类似结果。更多地研究发现在实验性小肠缺血再灌注模型,心肌缺血模型,挫伤型脊髓损伤模型,慢性肝炎模型,动脉粥样硬化病人身上发现氢气治疗是有效的。这些研究结果表明,氢气通过抗炎症和抗氧化的机理而有效治疗缺血再灌注损伤,但是,在深低温停循环导致的大鼠脑损伤中,氢气治疗是否依然有效,目前未见文献有相关报道。因此,我们设计了本试验来研究氢气对深低温停循环大鼠脑保护作用以及其可能的作用机制。第一部分：富氢水对深低温停循环大鼠的脑保护作用目的：探索氢气是否对深低温停循环大鼠有脑保护作用。方法：首先建立深低温停循环大鼠脑保护模型。将大鼠分成假手术组(SHAM),深低温停循环组(DHCA)和富氢水处理的DHCA组(DHCA+H2),评估各组大鼠术后一般情况和术后死亡率,检测脑组织含水量和caspase-3活性,对脑组织海马CA1区进行HE染色,TUNEL染色和透射电镜检测。结果：在术后24小时,与假手术组相比,深低温停循环术后大鼠死亡率明显升高,脑组织含水量增加,脑组织内caspase 3激活量明显增多,术后第三天脑组织HE染色和电镜透射结果提示海马CA1区椎体细胞丢失增加,细胞凋亡指数升高。富氢水使用后,脑组织含水量下降,脑组织内caspase 3激活明显减轻,术后第三天脑组织HE染色和电镜透射结果提示海马CAI区椎体细胞丢失减少,细胞凋亡指数明显下降,降低术后死亡率。结论：深低温停循环可以对大鼠产生严重的脑损伤,富氢水的使用可以有效保护脑组织,减轻DHCA诱导的脑损伤。第二部分：富氢水对深低温停循环大鼠脑保护作用的机制研究目的：探索氢气对深低温停循环大鼠脑保护作用的机理。方法：建立深低温停循环的大鼠脑保护模型,将大鼠分成假手术组,深低温停循环组和富氢水处理的深低温停循环组。在术后24小时检测各组血浆和脑组织内的炎性因子包括TNF-α, IL-1β水平和NF-κB活力,同时检测血浆和脑组织内氧化应激指标如MDA,8-OH-DG水平,NOS、SOD活性。结果：与假手术组相比,DHCA可以明显提高血浆和脑组织内炎性因子TNF-a,IL-Iβ水平和NF-κB活力；提高血浆和脑组织内MDA,8-OH-DG水平和NOS活性,降低SOD活性。富氢水的使用可以明显降低血浆和脑组织内炎性因子TNF-α,IL-1β的水平和NF-κB活力；降低血浆和脑组织内MDA,8-OH-DG, NOS水平,升高SOD活性结论：富氢水可以通过抗炎和抗氧化机理来减轻DHCA诱发的脑损伤,从而达到其脑保护作用。