第一部分水下爆炸致潜艇内生物损伤急性期的伤型特点及致伤机制研究目的:建立水下爆炸致潜艇内生物损伤动物模型,探究水下爆炸致潜艇内生物损伤急性期的伤型特点及致伤机制。方法:采用缩尺比为1:3的潜艇舱段模型,内设甲板与支架,模拟潜艇内吊床、甲板与底舱三种战位的作战环境。设置两种爆炸攻角(水平0°以及斜向上45°),并采用TNT炸药作为爆源,从而模拟潜艇遭受爆炸冲击波打击时的力学环境。实验动物选取比格犬(n=15),绵羊(n=10),新西兰兔(n=10)以及SD大鼠(n=150),每种动物随机分为A、B、C、D、E组,A-D组为实验组对应4次爆炸实验,E组为对照组。每组中将比格犬(n=3)布放于吊床顶层战位(n=2)和甲板战位(n=1),绵羊布放于吊床中间层战位(n=2),新西兰兔(n=2)及SD大鼠(n=30)布放于底舱战位。爆炸后,对实验动物进行生命体征监测、损伤标志物测定、病理学检查等,明确伤后急性期的伤型特点。此外,模型内设有加速度测量装置及高速摄像系统,可明确爆炸瞬时模型内的动力学情况。结果:三种战位中吊床战位的实验动物伤势最重,可出现精神状态不佳、活动能力下降、食欲不振等表现;其生命体征可表现为体温低、呼吸慢、心率慢、血压低的脑干抑制现象,甚至出现一过性呼吸暂停。实验组动物的颅内压在伤后出现瞬时升高,并在随后的几小时内缓慢下降。脑组织含水量也在伤后24小时明显高于对landscape genetics照组。实验组动物伤后血浆中脑组织损伤标志物NSE和S100β的浓度于伤后30min便出现升高,24h达到峰值,之后开始缓慢下降;胶囊内镜、影像学、病理学等检查提示实验组动物的伤情涉及全身多处组织器官。高倍镜下可见炎症细胞浸润、细胞核固缩或者核溶解等急性变性坏死改变。电镜下观察血脑屏障可见其通透性增高,周围星形胶质细胞终足肿胀,内皮细胞内的胞饮小泡增多,细胞间的紧密连接开放。水下爆炸测量系统显示在爆炸瞬时,实验动物可产生一定的速度、加速度及位移,撞击周围结构产生撞击伤或坠落至甲板产生坠落伤。结论:水下爆炸对潜AZD1152-HQPA抑制剂艇的打击可分为两个阶段——液体冲击波和气泡脉动,其中气泡脉动载荷对潜艇内生物的影响远小于液体冲击波载荷。同时液体冲击波载荷可进一步转化为基础冲击载荷(固体冲击波)和运动载荷,运动载荷使潜艇内生物产生一定的速度、加速度及位移,撞击舱壁或从高处坠落,这种二次损伤的严重程度要高于模型内冲击环境的直接作用(固体冲击波)。且损伤主要表现为涉及全身多处组织器官的撞击伤联合坠落伤的复杂伤型,因此超早期的生命支持及MDT诊治对伤后急性期挽救生命至关重要。第二部分水下爆炸致潜艇内生物慢性颅脑损伤特点及损伤机制研究目的:探究水下爆炸致潜艇内生物损伤后运动、感觉等能力的变化规律以及伤后远期慢性颅脑损伤所致的学习、记忆等认知功能改变情况,并明确伤后远期出现这种神经退行性病变的分子生物学机制。方法:根据第一部分的研究结果——45°攻角所致的颅脑创伤更为严重,遂选取B组、C组和E组底舱战位的SD大鼠各30只。因B组和C组工况相同,遂合并为一组(致伤组)。致伤组(n=60)及对照组(n=30)每组又按照伤后不同时间分为6个亚组:伤后1天、3天、7天、14天、28天、42天。对各个亚组的大鼠进行改良神经功能缺损评分(m NSS评分)以及行为学检测,并取脑组织测定大脑皮层及海马组织中β-淀粉样蛋白含量和AQP4的表达量,以及通过免疫荧光技术明确AQP4在脑组织中的分布情况。结果:致伤组大鼠在伤后第1天其m NSS评分明显高于对照组,且在转棒上的持续时间也明显降低,之后随着时间推移逐渐好转,至伤后第42天基本恢复至对照组水平。水迷宫实验的平台可见期示伤后14天的大鼠游到平台所用的时间较对照组明显增加,伤后28天情况有所好转,至伤后42天已和对照组无明显差异。平台隐藏期示伤后14天的大鼠在经过5天的训练后,其找到隐藏平台所用时间的缩短程度小于对照组,而伤后28天及42天的大鼠找到平台所用的时间基本无明显缩短。无平台探索期示伤后14天的大鼠穿过原平台的次数以及在目的象限滞留时间占比明显少于对照组,而对于伤后28天及42天的大鼠,这种情况又进一步加重。ELISA结果显示,伤后14天至42天大鼠大脑皮层及海马组织中Aβ-42的含量均高于对照组且呈逐渐增加的趋势。WB结果显示,脑组织中AQP4的表达量也在伤后14天至42天呈现逐渐增加的趋势。免疫荧光示伤后14天、28天及42天的大鼠其脑组织中AQP4和GFAP的荧光强度均高于对照组,且AQP4在星形胶质细胞上的定位可从终足转移到胞体上,而对照组无此异常改变。结论:水下爆炸可致潜艇内生物在颅脑创伤后短期出现运动、感觉、反射等能力的下降,但之后会逐渐好转直至恢复正常。而在伤后远期,慢性颅脑损伤所带来的学习、记忆等认知功能下降会持续较长时间,而这种神经退行性病变可能与AQP4在星形胶质细胞上的分布有关。因AQP4从终足转移都胞体上,使胶质淋巴系统清除脑组织代谢产物的功能受损,Aβ等神经毒性蛋白在组织间隙大量堆积,从而持续对神经功能造成损害。综上,减少速度、Pexidartinib分子量加速度、位移等运动载荷对潜艇内生物的影响,例如安全带的使用,可一定程度上避免撞击或坠落等二次损伤的发生。即便发生损伤也应尽早进行基础生命支持,并注意全身多个组织器官的诊治。而在伤后远期,维持AQP4在星形胶质细胞终足上的定位可能是改善慢性颅脑损伤神经退行性病变症状的潜在治疗机制。