靜脈注入硫酸鎂對(duì)兔蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管痙攣的逆轉(zhuǎn)作用

尹 波， 盛漢松， 林 堅(jiān)， 張 弩

腦血管痙攣(cerebral vasospasm，CVS)是蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)患者嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，發(fā)生率為38%，成為SAH致死、致殘的主要原因之一［1］。硫酸鎂被認(rèn)為具有腦保護(hù)和血管擴(kuò)張作用，但是其對(duì)改善SAH后的CVS效果報(bào)道不一［2］。本實(shí)驗(yàn)以兔SAH為模型，采用靜脈注入硫酸鎂，應(yīng)用兔的行為學(xué)、血清中鎂離子濃度測(cè)定、形態(tài)學(xué)等方法探討硫酸鎂對(duì)CVS的防治作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用健康大耳白兔，由溫州醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心提供，兔齡3～4個(gè)月，體重1.5kg～2.5kg。大耳白兔32只，隨機(jī)分成假手術(shù)組(8只)、SAH組(12只)和SAH+硫酸鎂組(12只)。各組間體重?zé)o統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。

1.2 主要試劑和儀器 10%水合氯醛(自配);25%硫酸鎂(杭州民生制藥廠);歐乃派克碘海醇注射液(上海安盛藥業(yè)有限公司);GE單C臂數(shù)字減影血管造影機(jī)(美國(guó)GE公司)。

1.3 SAH動(dòng)物模型制作 SAH模型采用二次枕大池注血法(自體動(dòng)脈血)。按360mg/kg腹腔注射10%水合氯醛進(jìn)行麻醉。碘伏消毒后，經(jīng)耳緣血管，抽取動(dòng)脈血2ml。枕大池穿刺處脫毛仰臥固定并碘伏消毒，沿枕骨下緣用24號(hào)穿刺針刺入，有突破感后，見清亮腦脊液流出，小心緩慢放出2ml腦脊液后緩慢注入動(dòng)脈血2ml。兩組動(dòng)物均48h后重復(fù)上述操作一次。而假手術(shù)組手術(shù)方式基本一樣，但是使用2ml的生理鹽水代替動(dòng)脈血。

1.4 SAH動(dòng)物模型制成后藥物治療及血樣采集和血清中鎂離子濃度測(cè)定 SAH+硫酸鎂組:于術(shù)后1h由股靜脈以靜脈團(tuán)注法勻速注入硫酸鎂(0.01g/kg)，隨后每天分兩次靜脈緩慢滴入(0.067 g/kg/d)硫酸鎂。假手術(shù)組和SAH組:同步給予等量生理鹽水滴入。分別在第0、1、3、5、7天取兔耳緣動(dòng)脈血3ml。使用美國(guó)產(chǎn)LX-20全自動(dòng)分析儀，對(duì)血清中的鎂濃度進(jìn)行測(cè)定。

1.5 觀察指標(biāo) 記錄各組動(dòng)物每日飲食情況(以標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料、自來(lái)水喂養(yǎng))、精神狀態(tài)、活動(dòng)情況以及神經(jīng)功能變化等。

1.6 兔椎基底動(dòng)脈造影 在SAH前和SAH后第1、7天，各組動(dòng)物在麻醉滿意后取仰臥位固定于DSA手術(shù)臺(tái)上，下腹部備皮消毒，手術(shù)小心暴露左側(cè)髂總動(dòng)脈。用18#穿刺針直接穿刺髂總動(dòng)脈，成功后0.014英寸Transend platinum微導(dǎo)絲配合Exel-14微導(dǎo)管超選至左側(cè)椎動(dòng)脈開口以上。用歐乃派克碘海醇注射液手推造影觀察椎基底動(dòng)脈，并測(cè)量狹窄處基底動(dòng)脈直徑。

1.7 兔基底動(dòng)脈的組織學(xué)檢查 各組動(dòng)物在SAH后第8天采用心臟灌注法處死并開顱取材，解剖兔頭顱，將兔腦及上頸髓完整暴露并離斷，大體觀察椎基底動(dòng)脈，置于福爾馬林液中存放。HE染色:

1.8 統(tǒng)計(jì)分析方法 所有數(shù)據(jù)均用SSPS for windows16.0軟件完成，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差±s)表示。數(shù)據(jù)比較采用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 飲食及神經(jīng)功能變化 動(dòng)物存活期間，均予標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料、自來(lái)水喂養(yǎng)。SAH后SAH組動(dòng)物普遍活動(dòng)減少，警覺性差，攝食吸水量明顯下降，有6只兔子術(shù)后出現(xiàn)頭位弓狀蜷縮，1只出現(xiàn)單側(cè)肢體偏癱。并且在SAH后第4天起有加重表現(xiàn)。SAH+硫酸鎂組動(dòng)物亦出現(xiàn)飲食、活動(dòng)減少，但持續(xù)時(shí)間及程度均較SAH組輕，未出現(xiàn)明顯偏癱者。

2.23組SAH前后血清鎂濃度變化 3組SAH前后血清鎂濃度(μmol/L)變化具體(見表1)。SAH+硫酸鎂組在SAH后即每日靜脈注入硫酸鎂，其4個(gè)時(shí)間段鎂濃度明顯升高，且保持在一定范圍內(nèi);SAH后SAH組血清鎂濃度明顯下降，假手術(shù)組未見明顯變化。SAH組與SAH+硫酸鎂組在SAH前血清鎂濃度無(wú)顯著差異(P＞0.05)，在SAH后的4個(gè)時(shí)間段SAH+硫酸鎂組明顯高于SAH組和假手術(shù)組，有顯著性差異(P＜0.01)。標(biāo)本常規(guī)脫水，石蠟包埋，切片，常規(guī)HE染色，在OLYMPUSBX51生物顯微鏡(低倍、高倍)下觀察動(dòng)脈壁的顯微結(jié)構(gòu)并攝影。

表1 3組SAH前后血清鎂濃度變化(μmol/L)

2.3 椎基底動(dòng)脈造影結(jié)果 從DSA檢查結(jié)果可以看到SAH后1d兔子基底動(dòng)脈變細(xì)，可以看到局部血管粗細(xì)不均，考慮血管痙攣形成(見圖1A)。而在7d后基底動(dòng)脈基本恢復(fù)正常(見圖1B)。而假手術(shù)組、SAH組和SAH+硫酸鎂組術(shù)后第7天造影其基底動(dòng)脈直徑(mm)為 0.63 ±0.13，0.31 ±0.11，0.42±0.12，SAH 組和 SAH+硫酸鎂組基底動(dòng)脈直徑有顯著性差異(P＜0.05)。

2.4 形態(tài)學(xué)觀察結(jié)果 假手術(shù)組基底動(dòng)脈結(jié)構(gòu)基本正常(見圖2A)。SAH組基底動(dòng)脈發(fā)生了明顯的病理變化:管腔有不同程度變窄增厚、內(nèi)彈力膜明顯迂曲皺折，血管平滑肌肥大扭曲變形，部分壞死，胞漿濃染，胞核固縮，外膜細(xì)胞增多 (見圖2B);SAH+硫酸鎂組基底動(dòng)脈管壁增厚不明顯，內(nèi)彈力膜亦有迂曲，但較SAH組平直(見圖2C)。

圖1 SAH+硫酸鎂組在SAH后1d(A)和7d(B)的椎基底動(dòng)脈造影

圖2 基底動(dòng)脈形態(tài)學(xué)觀察

3 討論

自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)可導(dǎo)致顱內(nèi)壓升高、腦血流下降、腦自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制障礙以及全身血容量下降;隨著時(shí)間的推移，蛛網(wǎng)膜下腔中的氧合血紅蛋白可啟動(dòng)一系列的病理生理改變，引起腦血管痙攣，繼而腦灌注不足，產(chǎn)生缺血性神經(jīng)癥狀，引起遲發(fā)性腦缺血［3］。近年來(lái)對(duì)SAH的研究頗多，也取得了很多進(jìn)展，但其死亡率和致殘率仍未明顯降低。血管痙攣引起的遲發(fā)性腦缺血仍然是SAH后最常見的并發(fā)癥。宋錦寧［4］等研究發(fā)現(xiàn)兔實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管超微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為血管壁增厚，管腔狹窄，內(nèi)皮細(xì)胞變性、腫脹，染色質(zhì)不均，空泡形成;內(nèi)彈力膜迂曲皺褶或斷裂，厚薄不均;中膜增厚，平滑肌細(xì)胞排列紊亂;外膜可見淋巴細(xì)胞或單核細(xì)胞浸潤(rùn)，這與在人類SAH后早期延遲血管痙攣的改變相似。本研究也發(fā)現(xiàn)SAH組基底動(dòng)脈血管壁也有類似的病理改變。

鎂離子是機(jī)體內(nèi)重要的陽(yáng)離子，參與多種重要酶的生化反應(yīng)過(guò)程，用于臨床已有近百年的歷史。硫酸鎂被認(rèn)為在對(duì)腦血管痙攣的防治及缺血性腦損害具有腦保護(hù)和血管擴(kuò)張作用［5］。目前認(rèn)為鎂離子主要通過(guò)以下機(jī)制發(fā)揮作用:(1)鎂離子能抑制突觸前膜釋放興奮性氨基酸(EAA)和非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗突出后膜的N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體。SAH時(shí)EAA產(chǎn)生增多，胞外濃度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生毒性，損傷神經(jīng)元;EAA受體亞型之一NMDA受體是受配體調(diào)節(jié)的離子通道，對(duì)鈣離子具有通透性，NMDA受體活化和去極化后引起非NMDA受體激活，鈣離子通道開放，使鈣離子內(nèi)流，引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)，自由基生成增加，導(dǎo)致細(xì)胞損傷或凋亡。鎂離子可非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗NMDA受體活性，減少興奮性氨基酸釋放，拮抗興奮性氨基酸的毒性作用，從而減輕NMDA誘發(fā)的遲發(fā)性神經(jīng)元損傷［6］。(2)穩(wěn)定細(xì)胞膜，擴(kuò)張血管。細(xì)胞外鎂增高可顯著減少細(xì)胞膜上的內(nèi)向電流，輕度增加外向電流，引起細(xì)胞膜超極化，減少細(xì)胞膜上的鈣-鈉交換;鎂與鈣競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)性抑制鈣，阻止鈣內(nèi)流;鎂阻止血管平滑肌細(xì)胞鈣內(nèi)流，拮抗內(nèi)皮素-1，防止血管收縮，減輕血管痙攣，增加腦血流供應(yīng)，改善腦供血，防治腦缺血，減輕神經(jīng)功能缺損［7］。(3)鎂是多種輔酶成分，可促進(jìn)細(xì)胞能量代謝，降低ATP消耗，減少自由基對(duì)細(xì)胞膜損害，防止遲發(fā)性腦缺血［8］。(4)鎂對(duì)一氧化氮(NO)的合成有調(diào)節(jié)作用，而NO為血管舒張因子。SAH后NO的作用減弱，而鎂可增強(qiáng)NO的作用，從而防止腦血管痙攣［9］。

目前，硫酸鎂對(duì)動(dòng)脈瘤性SAH后腦血管痙攣及其繼發(fā)的延遲性腦缺血(delayed cerebral ischemia，DCI)的臨床療效尚未有確切的研究結(jié)論。Macdonald等［10］在10例猴的SAH模型中進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)連續(xù)靜脈注射硫酸鎂不能逆轉(zhuǎn)造影證實(shí)的血管痙攣。但是近年來(lái)有作者［11］通過(guò)薈萃分析認(rèn)為:在人體臨床實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)SAH后靜脈注入硫酸鎂能夠減少發(fā)生DCI的風(fēng)險(xiǎn)和改善患者的預(yù)后。本研究采用二次枕大池注血法成功制成SAH模型。靜脈注入硫酸鎂后兩組血漿中的硫酸鎂濃度為有顯著性差異，治療可明顯提高兔的攝食量和活動(dòng)能力，避免出現(xiàn)偏癱等嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙。通過(guò)血管造影及病理檢查，發(fā)現(xiàn)在組織形態(tài)學(xué)改變方面，硫酸鎂充分顯示了其良好的擴(kuò)張血管作用。鎂通過(guò)改善血管痙攣，使腦血流增加，從而達(dá)到預(yù)防遲發(fā)性腦缺血性損傷的作用。

綜上所述，靜脈注入硫酸鎂可以提高血漿中Mg2+濃度，能逆轉(zhuǎn)兔蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管痙攣。但是硫酸鎂過(guò)量的應(yīng)用也會(huì)導(dǎo)致許多不良反應(yīng)，所以對(duì)硫酸鎂防治作用的最佳劑量、開始使用和持續(xù)使用的時(shí)間需要進(jìn)一步研究。

［1］ Dorsch NWC.Therapeutic approaches to vasospasm in subarachnoid hemorrhage［J］.Curr Opin Crit Care，2002，8(2):128 －133.

［2］ Mori K，Miyazaki M，Iwata J，et al.Intracisternal infusion of magnesium sulfate solution improved reduced cerebral blood flow induced by experimental subarachnoid hemorrhage in the rat［J］.Neurosurg Rev，2008，31(2):197 －203.

［3］ Muroi C，Terzic A，F(xiàn)ortunati M，et al.Magnesium sulfate in the management of patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage:A randomized，placebo-controlled，dose-adapted trial［J］.Surg Neurol，2008，69(1):33 －39.

［4］ 宋錦寧，梁 琦，張 明，等.兔實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管超微結(jié)構(gòu)的病理特征與動(dòng)態(tài)變化［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2007，28(4):388 －391.

［5］ Wong GK，Kwok R，Tang K，et al.Effects of magnesium sulfate infusion on cerebral perfusion in patients after aneurysmal SAH［J］.Acta Neurochir Suppl，2010，106:133 －135.

［6］ Dorhout Mees SM，Bertens D，van der Worp HB，et al.Magnesium and headache after aneurysmal subarachnoid haemorrhage［J］.J Neurol，Neurosurg Psychiat，2010，81(5):490 －493.

［7］ Wong GK，han MT，Gin T，et al.Intravenous magnesium sulfate after aneurysmal subarachnoid hemorrhage:current status［J］.Acta Neurochir Suppl，2011，110(Pt 2):169 －173.

［8］ Murata T，Horiuchi T，Goto T，et al.Vasomotor response induced by change of extracellular potassium and magnesium in cerebral penetrating arterioles［J］.Neurosci Res，2011，70(1):30 － 34.

［9］ Laskowitz DT，Kolls BJ.Neuroprotection in subarachnoid hemorrhage［J］.Stroke，2010，41:79 －84.

［10］ Macdonald RL，Curry DJ，Aihara Y，et al.Magnesium and experimental vasospasm［J］.J Neurosurg，2004，100(1):106 －110.

［11］ Ma L，Liu W，Zhang J，et al.Magnesium sulphate in the management of patients with aneurysmal subarachnoid haemorrhage:A meta-analysis of prospective controlled trials［J］.Brain Injury，2010，24(5):730－735.