硫酸镁在围手术期应用的研究进展

作者单位：150000 哈尔滨， 哈尔滨医科大学附属第二医院麻醉科

硫酸镁在围手术期应用的研究进展

赵忠春崔晓光

【摘要】硫酸镁为生理性镁离子补充剂、天然的非竞争性N-甲基-D-天冬氨酸受体阻滞剂以及钙通道阻滞剂。在围手术期应用硫酸镁能够抑制应激反应、辅助镇痛、抗炎，其还具有抗苏醒期躁动、治疗术后心律失常等作用。该文就硫酸镁在围手术期的临床应用及研究进展进行综述，主要介绍了硫酸镁在围手术期对心血管系统、呼吸系统、中枢神经系统、免疫系统的影响及其在麻醉镇痛中的作用。

【关键词】硫酸镁； 围手术期；麻醉

DOI:10.3969/g.issn.0253-9802.2015.07.002

Abstract【】Magnesium sulfate is capable of not only supplementing physiological magnesium ions but also functioning as a natural, noncompetitive N-methyl-D-aspartate receptor (NMDA) blocker and a calcium channel blocker. The perioperative application of magnesium sulfate can suppress stress responses, reduce pain, and inhibit inflammatory reactions. Studies have also demonstrated that magnesium sulfate has therapeutic effects on postoperative arrhythmia and restlessness during the anesthesia recovery period. This article reviewed the progress of research addressing the clinical application of magnesium sulfate during the perioperative period, focusing on the effects of magnesium sulfate on the cardiovascular system, respiratory system, central nervous system and immune system, as well as the role of magnesium sulfate in anesthesia and analgesia.

收稿日期：(2015-04-21)

Progress of research in the perioperative application of magnesium sulfateZhaoZhongchun,CuiXiaoguang.DepartmentofAnesthesiology,theSecondAffiliatedHospitalofHaerbinMedicalUniversity,Haerbin150000,China

【Key words】Magnesium sulfate; Perioperative period; Anesthesia

镁离子是人体内不可缺少的离子之一，是细胞内除钾离子以外最多的阳离子，同时是体内新陈代谢过程中300多种酶活动的辅助因子。镁能维持核酸结构的稳定性，参与蛋白质与核酸的合成、肌肉收缩等多种生理过程。硫酸镁不仅在哮喘、高血压危象、先兆子痫等疾病的防治中发挥重要作用，而且能够维护患者在围手术期的生命安全。本文就硫酸镁对机体各系统及麻醉镇痛的相关作用及应用进展进行阐述。

一、硫酸镁对机体各系统的影响

1.心血管系统

1.1预防气管插管时的心血管不良反应

全身麻醉患者在进行喉镜置入和气管插管操作时，机体产生强烈的应激反应，特别是有基础高血压病病史的患者，更易发生心血管的不良反应，如颅内出血、心肌缺血、心律失常等。硫酸镁作为钙离子拮抗剂，可减少儿茶酚胺类神经递质的释放，抑制应激反应，维持血流动力学平稳。Panda等[1]观察了择期行全身麻醉的高血压病患者，在气管插管前分别用硫酸镁(静脉滴注30 mg/kg)、利多卡因、安慰剂预处理，结果显示，在麻醉诱导后及术中，硫酸镁组血流动力学均较其他组平稳。在另一项心外科手术的研究中也得到了同样的结论，Mesbah Kiaee等[2]观察了行冠状动脉旁路移植术(CABG)的患者，硫酸镁组的血流动力学波动幅度较对照组和利多卡因组小，且无发生严重的低血压、拔管时间较其他组短。

1.2治疗术后心律失常

有研究显示，老年人胸外科手术后心房颤动的发生率高达46%，常发生于术后第2或第3日，可引起低血压、脑卒中等并发症，延长患者住院时间，增加其经济负担[3]。由于手术前患者禁水、使用利尿药、机体应激反应等均可引起体内血清镁含量的降低，临床上发生心律失常的患者的细胞通常缺乏镁离子[4]。Khalil等[5]对在肺叶切除术的围手术期中应用硫酸镁和胺碘酮的疗效进行了比较，结果显示与对照组相比，胺碘酮和硫酸镁均能减少患者术后心房颤动的发生率，且2组比较差异无统计学意义。最近一项关于预防胸外科手术术后心房颤动药物的Meta分析显示，硫酸镁可作为心房颤动的预防用药，并且与钙通道阻滞剂及胺碘酮相比，其不良反应更少、安全性更高、价格更低[6]。硫酸镁降低术后心房颤动的可能机制为：通过镁离子提高心肌细胞兴奋性阈值，降低窦房结冲动的形成，减慢房室内和房室结传导速度，降低异位激动的形成，减少或消除折返激动。对于术前有心律失常病史的患者或者接受胸外科手术患者，可以考虑于围手术期应用硫酸镁以提高围手术期安全性。

2.呼吸系统

支气管痉挛是围手术期严重的并发症，患者表现为呼气性呼吸困难，通气阻力骤然上升，通气量不足或者完全不能通气，导致严重缺氧和二氧化碳蓄积，甚至危及生命。张明途等[7]用硫酸镁治疗支气管痉挛的高危患者(25%硫酸镁50 mg/kg以300～500 mg/min静脉滴注)，通过观察气道压、呼气末二氧化碳波形、听诊哮鸣音等指标评估患者病情改善状况，结果显示，与使用氨茶碱相比，硫酸镁更适用于围手术期支气管痉挛的处理。硫酸镁通过调节钙离子通道，抑制支气管平滑肌对钙离子的摄取，从而减少钙离子介导的过敏介质的释放，解除支气管痉挛。Mirkheshti等[8]对初始治疗无效的急性重症哮喘患儿进行了研究，与应用特布他林和氨茶碱相比，硫酸镁联合β2受体激动剂和皮质醇激素能更有效、安全地缓解症状。硫酸镁对哮喘的治疗作用日益被临床医师所肯定，因此对有哮喘、过敏病史及家族史的手术患者，围手术期应用硫酸镁可以改善其肺的通气和换气功能，促进其术后呼吸功能的恢复。

3.中枢神经系统

3.1改善术后神经功能

神经系统生理功能紊乱是心脏手术后死亡率增加及住院时间延长的主要原因，早期神经系统生理功能紊乱暗示认知功能的恶化[9]。Bhudia等[10]于围手术期给予行CABG的患者硫酸镁(诱导期给予780 mg，随后的24 h给予3 160 mg)，在心肺转流术中，将血镁浓度维持在3.6～4.8 mg/dl范围内，结果显示，围手术期应用硫酸镁是安全的，并且能改善患者短期术后神经功能，特别是有助于短期记忆的保存。硫酸镁能改善认知功能可能与以下原因有关，脑缺血性损害后，神经元和神经胶质细胞释放谷氨酸，活化N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA)，增强钠离子和钙离子内流，加重神经损害，硫酸镁是NMDA受体阻滞剂，能减少兴奋性氨基酸的释放，从而降低脑缺血性损害对神经的毒性作用。但是，硫酸镁对术后认知功能的影响在临床上仍存在争议[11]。Mathew等[12]的研究示，行心脏手术的患者，在诱导后给予硫酸镁负荷量(50 mg/kg),在随后3 h静脉泵注硫酸镁总量(100 mg/kg),但患者术后认知功能无改善，这可能与硫酸镁的给药时间、剂量、给药方式以及研究对象与其他研究存在差异有关。硫酸镁对术后认知功能的影响及具体机制尚未明确，需要行进一步的研究。

3.2抗苏醒期躁动

小儿全身麻醉的苏醒期躁动发生率高达10%～67%，在耳鼻喉及眼科手术中的发生率尤其高[13]。苏醒期躁动是指患儿在全身麻醉恢复期出现的一种意识与行为分离的精神状态，多发生在苏醒期30 min内，具有自限性。研究表明苏醒期躁动可能与患儿年龄、术前焦虑、术后疼痛、留置导尿管、吸入七氟烷等相关[14]。Abdulatif等[15]的随机对照研究显示，小儿于吸入麻醉下行扁桃体手术时，硫酸镁组于诱导期给予硫酸镁负荷量30 mg/kg,维持量10 mg/(kg·h), 硫酸镁组及对照组均于术中吸入七氟烷维持麻醉深度，术后进行躁动评分，硫酸镁组的术后躁动发生率低于对照组，且对镇痛药的需求量少于对照组，不良反应少。但硫酸镁组术中的平均动脉压虽然平稳，心率却有所降低，可能是由于镁离子阻滞钙通道，抑制肾上腺髓质和外周肾上腺素能神经末梢释放儿茶酚胺所致[16]。目前对于硫酸镁是否通过镇痛作用来减少苏醒期躁动尚未明确，临床中常用镇痛药物如舒芬太尼和曲马多来减轻苏醒期躁动，但术后往往出现延迟性呼吸抑制、恶心、呕吐等不良反应，不利于患儿的预后，因此硫酸镁在儿科麻醉的应用具有较大的临床价值。

4.免疫系统

随着心脏外科手术技术的发展，心肺转流术的应用越来越普遍，同时也带来不可忽视的并发症——全身性炎症反应，炎症是机体对伤害性刺激的防御性反应，但当自身的调节能力失调时会引发炎症级联反应，导致组织损伤和器官功能障碍。使用大剂量激素、抗炎药物可减轻全身性炎症反应，但效果不确切。硫酸镁具有抗炎作用，其机制可能是通过抑制L-型钙离子通道和NMDA受体依赖性细胞途径来发挥抗炎作用[17-18]。最近有学者发现硫酸镁还可通过增强磷酸肌醇-3激酶/Akt途径减少核因子-κB的活化从而抑制炎症因子的产生[19]。Aryana等[20]的研究显示术中应用硫酸镁可降低行CABG及心肺转流术患者术后机体内的IL-6和THF-α含量。硫酸镁可阻止全身性炎症反应的激活和扩大，减轻手术创伤导致的内环境紊乱，改善患者的预后。

二、硫酸镁在麻醉镇痛中的应用

1.辅助镇痛

临床上常应用阿片类药物缓解中重度疼痛，降低机体应激反应，但其不良反应也不容忽视，例如延迟性呼吸抑制、过度镇静、恶心、呕吐等[21]。硫酸镁有辅助镇痛作用，并能减少阿片类药物的用量，改善患者预后[21]。硫酸镁的镇痛机制可能包括：镁离子通过阻滞中枢NMDA受体，抑制钙离子内流，降低中枢神经系统对疼痛的敏感性；镁离子竞争性拮抗钙离子内流，降低外周疼痛敏感化，同时减少儿茶酚胺和神经递质的释放，产生镇痛作用。研究表明硫酸镁可通过以下给药方式发挥镇痛作用：①静脉滴注，Sedighinejad等[22]发现应用静脉镇痛泵(硫酸镁联合舒芬太尼)能有效缓解术后疼痛，而且能降低阿片类药物的不良反应发生率。Shariat Moharari等[23]在非腹腔镜下胃肠道手术中应用硫酸镁，患者对术中及术后镇痛药物的需求量减少，且胃肠道功能的恢复时间缩短。②鞘内注射，Khalili 等[24]对腰硬联合麻醉下行下肢骨科手术的患者鞘内注射5%的硫酸镁与布比卡因,患者的感觉阻滞时间延长，术后镇痛药的需求量减少。③关节内注射，Elsharnouby等[25]观察了行关节镜下半月板切除术的患者，在上止血带前于其关节腔内注射硫酸镁，术后疼痛模拟评分和对镇痛药的需求量均降低。④静脉局部麻醉，Mirkheshti等[8]发现，对静脉局部麻醉下行急诊外科手术的患者联合应用硫酸镁与利多卡因局部麻醉，感觉和运动阻滞的起效时间短、维持时间长，术后镇痛质量好。

2.抗痛觉过敏

瑞芬太尼为超短效阿片类药物，在全身麻醉中应用广泛，但泵注大量瑞芬太尼容易引起术后痛觉过敏，即机体对伤害性刺激的敏感性增高和反应阈值降低[26]。Song等[27]比较了采用不同剂量瑞芬太尼联合硫酸镁对行甲状腺手术患者术后痛觉过敏的影响,结果显示泵注大剂量瑞芬太尼会加重术后痛觉过敏，但大剂量瑞芬太尼[0.2 μg/(kg·min)]联合硫酸镁能降低术后痛觉过敏的发生率。目前，痛觉过敏的发生机制尚未明确，可能由于NMDA受体活性增强而造成疼痛中枢敏感化，或者由于谷氨酸转运体受到抑制，导致谷氨酰胺转运系统紊乱。联合应用瑞芬太尼与硫酸镁，既能维持术中生命体征的平稳，降低机体应激反应，又能减轻患者术后疼痛，降低术后并发症的发生率。

三、硫酸镁的不良反应及其防治

硫酸镁能从多方面维护患者围手术期的安全，但其会导致高镁血症。当硫酸镁注射速度过快或剂量过大时，会引起镁中毒，血清镁浓度达4 mmol/L时，患者深腱反射消失；达5～7 mmol/L时，患者会出现嗜睡、心动过缓、低血压、复视、言语模糊等；达10～15 mmol/L时，患者出现神经反射减弱、肌肉麻痹、呼吸停止、心跳骤停(因镁浓度上升抑制心肌收缩，心电图会表现为P-R、QT间期延长、QRS波增宽、T波高耸以及室性期前收缩)[28]。若患者出现上述症状，缓慢静脉注射葡萄糖酸钙和新斯的明可有效逆转高镁血症。

镁离子在体内分布容积大，半衰期短，主要经肾脏排泄，肾脏排泄的能力依赖于镁离子的浓度，即尿液中镁离子的排泄率与输注率相等。因此，硫酸镁慎用于肾功能不全以及有心脏传导阻滞的患者。麻醉医师在术中应用硫酸镁时，应密切关注患者尿量，监测其血清镁浓度。

四、结语

综上所述，硫酸镁可以维持血流动力学平稳，降低常见围手术期并发症的发生率，例如全身性炎症反应、苏醒期躁动、术后心律失常等，硫酸镁在围手术期的应用具有广泛前景，需要进行更多的研究明确硫酸镁的药理性质与围手术期生理的联系，确定硫酸镁的安全性和有效性。

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(本文编辑：洪悦民)

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