大鼠腦脊液與血液葡萄糖濃度關(guān)系實驗

劉嘉義，齊 暢，王 威，邵 龍，張家堂

解放軍總醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科，北京 100853

腦脊液葡萄糖濃度的測量在各種類型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染、脫髓鞘疾病、計算機斷層掃描(CT)陰性的蛛網(wǎng)膜下出血及腦脊膜癌病的診斷中尤為重要[1-3]。因為腦脊液葡萄糖主要由血液葡萄糖轉(zhuǎn)運而來，血液葡萄糖濃度對腦脊液葡萄糖濃度有顯著影響[4-7]。為了獲得更精確可靠的腦脊液葡萄糖濃度，必須將血液葡萄糖水平考慮進(jìn)來。但是在血糖波動的情況下，無論是單純的腦脊液葡萄糖濃度，還是計算腦脊液葡萄糖濃度與即刻血液葡萄糖的比值，都會產(chǎn)生誤差[6]。近年來糖尿病發(fā)病率逐年升高，糖尿病導(dǎo)致的血液葡萄糖持續(xù)波動，使得精確地判斷腦脊液葡萄糖濃度變化更為困難[8-10]。先前研究指出，人類腦脊液每更新1次大約需要5 ～ 7 h[5,11-12]。因而，某一時間點采集的腦脊液樣本必然是在完成腰椎穿刺前5 ～ 7 h內(nèi)產(chǎn)生的。單純依靠完成腰椎穿刺時抽取的即刻血液葡萄糖濃度，無法反映參與了該時刻腦脊液生成前5 ～ 7 h的平均血液葡萄糖。因此本研究通過正常大鼠與糖尿病大鼠腦脊液葡萄糖濃度與血液葡萄糖濃度實驗，根據(jù)血液葡萄糖水平探究腦脊液葡萄糖水平的計算方法。

材料和方法

1 實驗動物 成年雄性SD大鼠182只，12周齡，平均體質(zhì)量(250±15) g，訂購于北京斯貝福實驗動物技術(shù)有限公司，飼養(yǎng)于解放軍總醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科實驗室。

2 試劑與儀器 鏈唑霉素，檸檬酸鹽緩沖溶液，0.9%氯化鈉注射液，10%葡萄糖溶液，戊巴比妥鈉，1 ml注射器，大鼠腦立體定位儀，血糖儀，Mindray BS-480全自動生化儀。

3 糖尿病大鼠模型制備 隨機選取SD大鼠，禁食12 ～ 14 h后每只腹腔內(nèi)注射鏈唑霉素(STZ)溶液5 ml/kg。

4 分組及處理 N+S組：隨機選取正常大鼠35只，禁食12 ～ 14 h，腹腔注射0.9%氯化鈉注射液(20 ml/kg)。N+G組：隨機選取正常大鼠35只，禁食12 ～ 14 h，腹腔注射10%葡萄糖溶液20 ml/kg。D+S組：隨機選取糖尿病大鼠35只，禁食12 ～ 14 h，腹腔注射0.9%氯化鈉注射液20 ml/kg。D+G組：隨機選取糖尿病大鼠35只，禁食12 ～ 14 h，腹腔注射10%葡萄糖溶液20 ml/kg。

5 立體定位大鼠小腦延髓池穿刺術(shù) 大鼠腹腔內(nèi)注射戊巴比妥鈉溶液50 mg/kg，剃除頸部毛發(fā)。將實驗大鼠固定于立體定位儀上，充分暴露操作部位，于大鼠頸部做一長約3 cm的正中切口，充分暴露皮下組織。將淺筋膜及大鼠淺層肌肉沿中線分離，盡可能充分暴露頭顱底部的腦膜，緩慢應(yīng)用注射針頭刺破腦膜，當(dāng)穿刺阻力發(fā)生變化時，提示小腦延髓池穿刺成功。

6 腦脊液與血液樣本獲取 在腹腔注射葡萄糖溶液/0.9%氯化鈉注射液前45 min、15 min，及腹腔注射后15 min、45 min、75 min、105 min和135 min小腦延髓池穿刺采集實驗大鼠腦脊液樣本，于相同時間點從尾尖采集大鼠血液樣本。每組每個時間點選取5只大鼠。

7 腦脊液與血液葡萄糖濃度測定 采用己糖激酶法，應(yīng)用Mindray BS-480全自動生化儀測量腦脊液葡萄糖濃度。采用氧化酶法，應(yīng)用血糖儀測量血液葡萄糖濃度。

8 統(tǒng)計學(xué)分析 數(shù)據(jù)分析采用SPSS25.0軟件。所有實驗結(jié)果均為計量數(shù)據(jù)，以-x±s表示。不同組之間的腦脊液葡萄糖濃度和血液葡萄糖濃度的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK法。采用Pearson相關(guān)分析計算不同時間點腦脊液葡萄糖與即刻血液葡萄糖、平均血液葡萄糖之間的關(guān)系。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1 模型制備情況及穿刺成功率 糖尿病大鼠模型的制備成功率為86.3%(102只大鼠，88只成功)。立體定位小腦延髓池穿刺取腦脊液的成功率為82.4%(182只大鼠，150只成功)。

2 N+S組血液葡萄糖濃度與腦脊液葡萄糖濃度關(guān)系 腦脊液葡萄糖濃度與血液葡萄糖濃度呈線性相關(guān)(r=0.943，P=0.000)。腦脊液/血液葡萄糖比值波動于0.36 ～ 0.43(中位數(shù)0.40)。見圖1。

3 N+G組血液葡萄糖濃度與腦脊液葡萄糖濃度關(guān)系 腦脊液葡萄糖達(dá)峰時間與血液葡萄糖濃度達(dá)峰時間存在60 min的時間差。腦脊液葡萄糖濃度與完成腰椎穿刺前60 min的血液葡萄糖平均值呈線性相關(guān)(r=0.964，P=0.000)。且該時刻的腦脊液葡萄糖與完成腰椎穿刺前60min的血液葡萄糖平均值的比值波動于0.39 ～ 0.41(中位數(shù)0.40)。見圖2。

4 D+S組血液葡萄糖濃度與腦脊液葡萄糖濃度關(guān)系 腦脊液葡萄糖濃度以線性方式隨血液葡萄糖濃度升高(r=0.866，P=0.000)。腦脊液/血液葡萄糖比值為波動于0.31 ～ 0.36(中位數(shù)0.34)。見圖3。

5 D+G組血液葡萄糖濃度與腦脊液葡萄糖濃度關(guān)系 腦脊液葡萄糖達(dá)峰時間與血液葡萄糖濃度達(dá)峰時間存在60 min的時間差。腦脊液葡萄糖濃度與完成腰椎穿刺前60 min內(nèi)的血液葡萄糖平均值呈線性相關(guān)(r=0.993，P=0.000)。且該時刻的腦脊液葡萄糖與完成腰椎穿刺前60 min的血液葡萄糖平均值的比值波動于0.26 ～ 0.28 (中位數(shù)0.27)。見圖4。

圖1 N+S組腦脊液葡萄糖與血液葡萄糖波動情況Fig. 1 Fluctuation of CSF and blood glucose in N+S group

圖2 N+G組腦脊液葡萄糖與血液葡萄糖波動情況Fig. 2 Fluctuation of CSF and blood glucose in N+G group

圖3 D+S組腦脊液葡萄糖與血液葡萄糖波動情況Fig. 3 Fluctuation of CSF and blood glucose in D+S group

圖4 D+G組腦脊液葡萄糖與血液葡萄糖波動情況Fig. 4 Fluctuation of CSF and blood glucose in D+G group

討 論

正常人腦脊液葡萄糖濃度通常是2.5 ～4.4 mmol/L[2,5,13-14]，低于2.2 mmol/L被認(rèn)為是腦脊液葡萄糖含量降低的最可靠的評估指標(biāo)[5,15]。穩(wěn)定狀態(tài)下，腦脊液葡萄糖濃度的正常水平約是血液葡萄糖濃度的60%[2,5-6,12-13,16-17]。細(xì)菌性、結(jié)核性、真菌性、寄生蟲性腦膜炎與腦膜癌病通常導(dǎo)致腦脊液葡萄糖濃度降低，白細(xì)胞總數(shù)增高，總蛋白質(zhì)、乳酸鹽濃度上升等變化[1-2,5,13-14,18-19]。

本實驗顯示了大鼠在生理與病理(糖尿病)狀態(tài)下，注射0.9%氯化鈉注射液與葡萄糖溶液后，腦脊液葡萄糖濃度與血液葡萄糖濃度的關(guān)系。腹腔注射葡萄糖溶液后，N+G組腦脊液及血液葡萄糖比N+S組明顯升高。腹腔注射葡萄糖溶液后，D+G組腦脊液及血液葡萄糖較D+S組明顯升高。證明腹腔注射葡萄糖溶液可使正常大鼠及糖尿病大鼠腦脊液葡萄糖產(chǎn)生明顯的波動，糖尿病導(dǎo)致的血糖升高狀態(tài)亦可導(dǎo)致腦脊液葡萄糖升高。

在腹腔注射0.9%氯化鈉注射液的情況下，無論正常大鼠，還是糖尿病大鼠，腦脊液葡萄糖及血液葡萄糖保持平穩(wěn)，應(yīng)用任何時間點的血液葡萄糖計算腦脊液/血液葡萄糖比值對評估大鼠腦脊液葡萄糖含量均有意義。而在腹腔注射葡萄糖溶液的情況下，腦脊液/即刻血液葡萄糖比值波動較大，無法有效反映腦脊液葡萄糖的真實含量。而腦脊液葡萄糖濃度與抽取腦脊液前60 min內(nèi)血液葡萄糖平均值呈線性相關(guān)，應(yīng)用該時間段內(nèi)血液葡萄糖平均值計算腦脊液/血液葡萄糖比值可有效反映大鼠腦脊液葡萄糖真實含量。

先前研究指出，大鼠腦脊液循環(huán)時間為2 ～ 3 h[20]，人類腦脊液循環(huán)時間為5 ～ 7 h[5,11-12]。對于血糖升高的患者(如糖尿病及糖耐量異?；颊?，腦脊液葡萄糖以非線性方式隨血液葡萄糖升高，腦脊液葡萄糖達(dá)峰時間較血液葡萄糖達(dá)峰時間滯后2 ～ 3 h，該時間與腦脊液生成速率相關(guān)。且該狀態(tài)下腦脊液/即刻血液葡萄糖比值波動范圍較大，無法有效反映患者腦脊液葡萄糖的真實含量。在患者病情危重，或臨床實際中難以完成禁食的情況下，在腰椎穿刺前2 ～ 4 h內(nèi)多個時間點測血液葡萄糖，取平均值，可更準(zhǔn)確有效地反映在腦脊液生成過程中血液葡萄糖的真實波動情況，計算腦脊液/該時間段內(nèi)血液葡萄糖平均值的比值，可有效反映患者腦脊液葡萄糖的真實含量。結(jié)合平穩(wěn)狀態(tài)下腦脊液/血液葡萄糖比值(0.6)，可在血液葡萄糖升高情況下為患者腦脊液葡萄糖真實含量提供更為準(zhǔn)確有效的參考值范圍。