硫酸镁对兔脑外伤后的保护作用研究

河南科技大学法医学院(洛阳 471003)陈宝生 张 振

近几年,陆续有文献报道应用硫酸镁对脑部疾病具有保护和治疗作用。为了探索其治疗脑外伤的机制和环节,本组以血清髓鞘碱性蛋白(Myelin basic protein,MBP)、脑含水量和颅内脑血流速度为观察指标进行研究。

材料与方法

1 实验动物 健康白兔 20只,雌雄各半。体重1.8～ 3.1kg,平均 2.45± 0.34 kg。 随机分为 A、B两组,每组 10只。 A组为实验组,B组为对照组。

2 麻醉与脑损伤模型 用 3%戊巴比妥钠溶液,以 33mg/kg体重经耳缘静脉缓慢注射。麻醉达成后,按本实验室常规方法,纵形切开动物头皮,充分暴露顶骨后,右侧顶骨单侧钻孔扩大成直径约 0.8cm类圆形骨窗,然后将兔俯卧位固定于多向颅脑损伤打击器的固定台上,实施打击后造成动物脑损伤模型。

3 硫酸镁的应用 动物脑损伤模型完成后,A组动物立即用 25%的硫酸镁溶液 20ml加入 80ml生理盐水中,经耳缘静脉缓慢点滴。每 24h 1次,共 4次。第 5天改做腹腔注射,以 500mg/kg体重取量,每 24h 1次,共 3次。 B组动物用生理盐水对照,方法、剂量同A组。致伤治疗后 7d进行 A、B两组动物血清 MBP的测定。

4 血清 MBP测定 取两组动物耳缘静脉血后,静置、离心,提出血清。应用重组 DNA研究室提供的髓鞘碱性蛋白-酶联免疫吸附检测盒,按 ELISA方法进行正常对照组(致伤前,取血后,静置、离心,提出血清,置于-70℃冰箱冷存 )及 A、B两组动物治疗后血清 MBP的测定。

5 脑组织含水量测定 A、B两组动物于实验7d后断颈处死,立即取出全脑,迅速弃去对侧大脑半球、脑干和小脑。保留患侧半球进行含水量测定。用滤纸吸去表面液体后称其湿重,然后将脑组织在电热烤箱(100℃)内放置 24 h。干燥后再称其干重。脑组织中含水量百分比用以下公式计算:脑组织含水量百分比%=[(组织湿重—组织干重)/组织湿重 ]× 100%

6 经颅多普勒(Transcranial Doppler,TCD)超声应用 分别于脑外伤前、后,硫酸镁应用后 10min、30min、45min和 60min进行 TCD检测。具体方法:使用德国 DWL公司的 Multi-P型 TCD仪。选用 4M H2脉冲探头,超声功率 5W/m2,取样容积速度变换1mm。探头置于骨窗处,近于垂直,取样速度为 2cm。选择最佳多普勒信号为准,进行图象储存和打印,以患侧大脑中动脉平均血流速度(FVmca)作为观察指标。

结 果

1 血清 MBP比较 A、B两组动物致伤后,血清 MBP升高,硫酸镁治疗后,A组动物血清 MBP减低。血清 MBP正常值为 1.65±0.73 μ g/L,脑外伤治疗后 B组 MBP=5.83± 2.23μ g/L,A组 MBP=3.03±1.23 μ g/L。 A、B两组 MBP较正常值增高,但 A组低于 B组(P ＜0.05)。

2 脑组织含水量比较 A、B两组动物应用硫酸镁治疗和生理盐水对照后,所测得的患侧大脑半球含水量比较,A、B两组兔脑外伤治疗后患侧大脑半球含水量百分比分别为 81.55±0.53和 78.55±0.56,A组高于 B组(P＜0.05)。

3 FVmca的变化 A、B两组动物脑外伤前FVmca在正常范围。致伤后(用药前)FVmca较前降低,A组动物在硫酸镁应用后 15～ 30min测定 FVmca较 B组 Fvmca升高 (P＜0.05),见附表。

附表 实验动物脑外伤前后与硫酸镁应用前后 FVmca变化及其比较

讨 论

许多研究表明,硫酸镁具有比较广泛的作用,可抑制中枢神经系统,松弛骨骼肌,有解痉、镇静及减低颅内压等作用,还可直接作用于子宫平滑肌细胞的收缩成分,故常用于消化、心血管、妇产科、外科和神经科等领域。有文献显示[1],硫酸镁对实验性脑损伤具有治疗作用。更为有意义的是,硫酸镁在临床上对脑部病变也有比较显著的治疗作用[2～4]。因此,为了认识硫酸镁的作用环节,探索其更有效治疗的可能性,本组应用MBP、脑含水量和颅内脑血流速度作为观察指标,对其进行研究。

MBP具有强碱性,在神经髓鞘中与脂质紧密结合。是中枢神经组织结构中的特殊蛋白之一,体液髓鞘碱性蛋白是急性脑损害的特异性生化指标,可标志脑损伤的病理程度。当中枢神经系统受到破坏性损害时,释放、游离的 MBP即进入脑脊液或 (和 )血液,从而使体液中 MBP含量增高,故 MBP被认为是一种特异性强、灵敏度高的,可作为判断中枢神经系统损伤程度的重要生化指标之一。本研究发现,实验动物致伤后血清MBP含量增高,经过硫酸镁治疗后,实验组动物血清MBP较对照组为低,说明硫酸镁可以抑制或减弱中枢神经系统的损伤程度,可能是通过稳定细胞膜性结构,进而达到脑保护作用。硫酸镁治疗大鼠脑损伤后,线粒体内 Ca2+超载及 Mg2+的下降程度得到抑制。 Mg2+可以维持线粒体氧化磷酸化过程,保证充足的 AT P合成,维持良好的 Na+-K+AT P酶活性。有学者研究发现硫酸镁对脑缺血再灌注大鼠脑组织一氧化氮的水平有明显影响[5]。说明硫酸镁对脑组织的病理变化是有多方面的影响的。

本研究结果还显示,硫酸镁治疗组动物脑组织含水量低于对照组,说明硫酸镁亦具有减轻脑外伤后脑水肿的作用。硫酸镁治疗后,脑组织形态学显示,损伤灶内组织水肿明显减轻,胶质细胞神经纤维增生,部分神经元细胞基本恢复正常。除此之外,镁剂还可以舒张中枢神经系统血管,增加神经组织血流量,抑制自由基反应,缓解神经组织损伤后的血管痉挛,增加神经组织的葡萄糖利用率等,这些多环节的综合作用均可以减轻脑外伤后的脑水肿。本实验结果与相关文献报道一致,另外又显示脑含水量减低与血清 MBP降低相一致,说明 MBP既可用于评估脑损伤程度,又可以作为判断疗效的指标之一。

随着脑灌注技术和 TCD等脑血流检测手段的进步和深入应用,国内外已有很多学者发现,大多数重型脑外伤患者脑血流普遍减低并有其他颅内血流动力学的变化[6,7]。应用 TCD可发现脑外伤后常出现一条或多条血管短暂或持续的痉挛,可伴随有脑梗死、颈内动脉血栓形成或迟发性脑缺血性损害等改变以及临床上的神经功能缺失等。TCD的物理学原理使得它能够直接测量颅内血管内血流速度从而动态了解脑血管的痉挛或舒张状态。应用硫酸镁后 15min,原有的脑血流速度降低的状况得到改善,且可持续到 30min,而对照组则持续处于低血流速度状态。说明硫酸镁除了上述两种脑保护作用外,尚可以改善脑外伤后的低脑血流状态。

[1]张东泉,王 炜,盛步南,等.硫酸镁对脑外伤兔超氧化物歧化酶影响的动态观察 [J].心脑血管病防治 ,2004,4(2):24-26.

[2]林玉伟.硫酸镁治疗头痛疗效分析.现代医药卫生,2008,24(6):818-819.

[3]欧册华,王晓斌,屈 强,等.不同剂量硫酸镁对颅内血肿病人术后早期脑功能的影响.现代预防医学 ,2007,34(20):3979-3980.

[4]张 帆,薛少华,刘 盾,等.硫酸镁治疗重型颅脑损伤的近期疗效研究.中国伤残医学 ,2008,16(1):5-7.

[5]王大力,张 婉 ,曹海涛.不同剂量硫酸镁对脑缺血再灌注大鼠脑组织一氧化氮水平的影响.华北煤炭医学院学报,2008,10(1):19-20.

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[7]杨思达,宁书尧,王秀英,等.急性脑水肿重症患儿经颅多普勒超声监测的临床研究.中国实用儿科杂志,2008,23(1):53-56.