硫酸鎂對兔腦外傷后的保護作用研究

河南科技大學法醫學院(洛陽 471003)陳寶生 張 振

近幾年,陸續有文獻報道應用硫酸鎂對腦部疾病具有保護和治療作用。為了探索其治療腦外傷的機制和環節,本組以血清髓鞘堿性蛋白(Myelin basic protein,MBP)、腦含水量和顱內腦血流速度為觀察指標進行研究。

材料與方法

1 實驗動物 健康白兔 20只,雌雄各半。體重1.8～ 3.1kg,平均 2.45± 0.34 kg。 隨機分為 A、B兩組,每組 10只。 A組為實驗組,B組為對照組。

2 麻醉與腦損傷模型 用 3%戊巴比妥鈉溶液,以 33mg/kg體重經耳緣靜脈緩慢注射。麻醉達成后,按本實驗室常規方法,縱形切開動物頭皮,充分暴露頂骨后,右側頂骨單側鉆孔擴大成直徑約 0.8cm類圓形骨窗,然后將兔俯臥位固定于多向顱腦損傷打擊器的固定臺上,實施打擊后造成動物腦損傷模型。

3 硫酸鎂的應用 動物腦損傷模型完成后,A組動物立即用 25%的硫酸鎂溶液 20ml加入 80ml生理鹽水中,經耳緣靜脈緩慢點滴。每 24h 1次,共 4次。第 5天改做腹腔注射,以 500mg/kg體重取量,每 24h 1次,共 3次。 B組動物用生理鹽水對照,方法、劑量同A組。致傷治療后 7d進行 A、B兩組動物血清 MBP的測定。

4 血清 MBP測定 取兩組動物耳緣靜脈血后,靜置、離心,提出血清。應用重組 DNA研究室提供的髓鞘堿性蛋白-酶聯免疫吸附檢測盒,按 ELISA方法進行正常對照組(致傷前,取血后,靜置、離心,提出血清,置于-70℃冰箱冷存 )及 A、B兩組動物治療后血清 MBP的測定。

5 腦組織含水量測定 A、B兩組動物于實驗7d后斷頸處死,立即取出全腦,迅速棄去對側大腦半球、腦干和小腦。保留患側半球進行含水量測定。用濾紙吸去表面液體后稱其濕重,然后將腦組織在電熱烤箱(100℃)內放置 24 h。干燥后再稱其干重。腦組織中含水量百分比用以下公式計算:腦組織含水量百分比%=[(組織濕重—組織干重)/組織濕重 ]× 100%

6 經顱多普勒(Transcranial Doppler,TCD)超聲應用 分別于腦外傷前、后,硫酸鎂應用后 10min、30min、45min和 60min進行 TCD檢測。具體方法:使用德國 DWL公司的 Multi-P型 TCD儀。選用 4M H2脈沖探頭,超聲功率 5W/m2,取樣容積速度變換1mm。探頭置于骨窗處,近于垂直,取樣速度為 2cm。選擇最佳多普勒信號為準,進行圖象儲存和打印,以患側大腦中動脈平均血流速度(FVmca)作為觀察指標。

結 果

1 血清 MBP比較 A、B兩組動物致傷后,血清 MBP升高,硫酸鎂治療后,A組動物血清 MBP減低。血清 MBP正常值為 1.65±0.73 μ g/L,腦外傷治療后 B組 MBP=5.83± 2.23μ g/L,A組 MBP=3.03±1.23 μ g/L。 A、B兩組 MBP較正常值增高,但 A組低于 B組(P ＜0.05)。

2 腦組織含水量比較 A、B兩組動物應用硫酸鎂治療和生理鹽水對照后,所測得的患側大腦半球含水量比較,A、B兩組兔腦外傷治療后患側大腦半球含水量百分比分別為 81.55±0.53和 78.55±0.56,A組高于 B組(P＜0.05)。

3 FVmca的變化 A、B兩組動物腦外傷前FVmca在正常范圍。致傷后(用藥前)FVmca較前降低,A組動物在硫酸鎂應用后 15～ 30min測定 FVmca較 B組 Fvmca升高 (P＜0.05),見附表。

附表 實驗動物腦外傷前后與硫酸鎂應用前后 FVmca變化及其比較

討 論

許多研究表明,硫酸鎂具有比較廣泛的作用,可抑制中樞神經系統,松弛骨骼肌,有解痙、鎮靜及減低顱內壓等作用,還可直接作用于子宮平滑肌細胞的收縮成分,故常用于消化、心血管、婦產科、外科和神經科等領域。有文獻顯示[1],硫酸鎂對實驗性腦損傷具有治療作用。更為有意義的是,硫酸鎂在臨床上對腦部病變也有比較顯著的治療作用[2～4]。因此,為了認識硫酸鎂的作用環節,探索其更有效治療的可能性,本組應用MBP、腦含水量和顱內腦血流速度作為觀察指標,對其進行研究。

MBP具有強堿性,在神經髓鞘中與脂質緊密結合。是中樞神經組織結構中的特殊蛋白之一,體液髓鞘堿性蛋白是急性腦損害的特異性生化指標,可標志腦損傷的病理程度。當中樞神經系統受到破壞性損害時,釋放、游離的 MBP即進入腦脊液或 (和 )血液,從而使體液中 MBP含量增高,故 MBP被認為是一種特異性強、靈敏度高的,可作為判斷中樞神經系統損傷程度的重要生化指標之一。本研究發現,實驗動物致傷后血清MBP含量增高,經過硫酸鎂治療后,實驗組動物血清MBP較對照組為低,說明硫酸鎂可以抑制或減弱中樞神經系統的損傷程度,可能是通過穩定細胞膜性結構,進而達到腦保護作用。硫酸鎂治療大鼠腦損傷后,線粒體內 Ca2+超載及 Mg2+的下降程度得到抑制。 Mg2+可以維持線粒體氧化磷酸化過程,保證充足的 AT P合成,維持良好的 Na+-K+AT P酶活性。有學者研究發現硫酸鎂對腦缺血再灌注大鼠腦組織一氧化氮的水平有明顯影響[5]。說明硫酸鎂對腦組織的病理變化是有多方面的影響的。

本研究結果還顯示,硫酸鎂治療組動物腦組織含水量低于對照組,說明硫酸鎂亦具有減輕腦外傷后腦水腫的作用。硫酸鎂治療后,腦組織形態學顯示,損傷灶內組織水腫明顯減輕,膠質細胞神經纖維增生,部分神經元細胞基本恢復正常。除此之外,鎂劑還可以舒張中樞神經系統血管,增加神經組織血流量,抑制自由基反應,緩解神經組織損傷后的血管痙攣,增加神經組織的葡萄糖利用率等,這些多環節的綜合作用均可以減輕腦外傷后的腦水腫。本實驗結果與相關文獻報道一致,另外又顯示腦含水量減低與血清 MBP降低相一致,說明 MBP既可用于評估腦損傷程度,又可以作為判斷療效的指標之一。

隨著腦灌注技術和 TCD等腦血流檢測手段的進步和深入應用,國內外已有很多學者發現,大多數重型腦外傷患者腦血流普遍減低并有其他顱內血流動力學的變化[6,7]。應用 TCD可發現腦外傷后常出現一條或多條血管短暫或持續的痙攣,可伴隨有腦梗死、頸內動脈血栓形成或遲發性腦缺血性損害等改變以及臨床上的神經功能缺失等。TCD的物理學原理使得它能夠直接測量顱內血管內血流速度從而動態了解腦血管的痙攣或舒張狀態。應用硫酸鎂后 15min,原有的腦血流速度降低的狀況得到改善,且可持續到 30min,而對照組則持續處于低血流速度狀態。說明硫酸鎂除了上述兩種腦保護作用外,尚可以改善腦外傷后的低腦血流狀態。

[1]張東泉,王 煒,盛步南,等.硫酸鎂對腦外傷兔超氧化物歧化酶影響的動態觀察 [J].心腦血管病防治 ,2004,4(2):24-26.

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[3]歐冊華,王曉斌,屈 強,等.不同劑量硫酸鎂對顱內血腫病人術后早期腦功能的影響.現代預防醫學 ,2007,34(20):3979-3980.

[4]張 帆,薛少華,劉 盾,等.硫酸鎂治療重型顱腦損傷的近期療效研究.中國傷殘醫學 ,2008,16(1):5-7.

[5]王大力,張 婉 ,曹海濤.不同劑量硫酸鎂對腦缺血再灌注大鼠腦組織一氧化氮水平的影響.華北煤炭醫學院學報,2008,10(1):19-20.

[6]劉詩翔,劉 波,梁 燕,等.腦外傷后綜合征與重型顱腦外傷的腦血流和血液流變學研究.中國康復理論與實踐,2005,11(5):386-387.

[7]楊思達,寧書堯,王秀英,等.急性腦水腫重癥患兒經顱多普勒超聲監測的臨床研究.中國實用兒科雜志,2008,23(1):53-56.