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编号:10250759
镁剂治疗颅脑损伤的研究进展
http://www.100md.com 《中国急救医学》 2000年第12期
     作者:李栓德

    单位:兰州军区神经外科研 究所,宝鸡 721004

    关键词:

    中国急救医学001249 镁离子是机体内重要的阳离子,它作为多种酶的辅基或辅助因子,参与机体糖、脂肪及蛋白 质的代谢,在中枢神经系统(CNS)中具有重要的代谢及调节功能。近年来,国内外学者发现 颅脑损伤后常伴有镁离子含量的改变,给予外源性镁剂能显著降低颅脑损伤的死亡率,促进 伤后神经功能恢复。本文主要就镁剂对颅脑损伤的治疗及其机理予以综述。

    1 颅脑损伤后脑组织镁离子含量的变化

    1988年,Vink等[1]应用31-磷磁共振分光技术(31 P-MPS),用于测定颅脑实验性 液压伤后脑组织镁离子含量的变化,发现脑外伤能引起神经细胞内镁离子含量的明显下降, 而镁离子浓度的降低程度和致伤程度相关;采用原子吸收分光光度测定法,显示重型颅脑损 伤后,全脑组织镁离子与细胞内游离镁离子含量均下降。Memon等[2]应用离子选 择性电极(ISE)测量颅脑伤患乾早期(1~8 h)血清中游离镁离子含量的变化,结果显示血清 游离镁离子含量下降,且其下降程度和脑外伤伤情显著 相关,伤情越重镁离子含量降低越显著。Deanne等[3]在制造出弥漫性轴索损伤(D AI)动物模型的基础上,应用31磷磁共振分光技术发现动物伤后4 h细胞内游离镁离子浓度持 续下降,伤后6 h才恢复至伤前正常水平。上述研究提示颅脑损伤后脑组织镁离子总量和神 经元内游离镁离子含量均呈减少趋势,且减少程度与颅脑损伤伤情密切相关。
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    2 镁剂对颅脑损伤的治疗作用

    基于脑损伤后伴有镁离子浓度下降的实验结果,Vacanti等[4]最早将镁剂用于CNS 损伤的治疗,他们发现伤前给予MgCl2(5 mmol/kg)可以提高家兔脊髓对缺血性损伤的耐 受 阈值并促进肢体的功能恢复。Vink[1]报道了应用镁剂治疗实验性脑外伤动物,在 颅脑液压打击伤前15 min静脉注射0.5 mmol MgSO4,结果表明MgSO4能有效地防止 颅脑外伤后脑组织镁离子的下降,并能明显 改善颅脑外伤后神经细胞能量代谢,促进动物颅脑伤后神经功能恢复。从而表明镁剂对实验 性颅脑外伤有显著保护作用。Feldman[5]证实在闭合性颅脑损伤后1 h给予动物镁 剂治疗可以减轻脑水肿的形成和促进神经功能的恢复。Mc Intosh[6]在大鼠颅脑 损伤后30 min分别用低浓度(12.5 μmol)和高浓度(125 μmol)MgCl2进行治疗发现MgCl 2可以减轻神经功能障碍,并且这种保护作用具有剂量依赖效应。
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    对于缺血缺氧性脑损害镁剂亦有治疗作用。Iiroshi[7],对7 d龄大鼠行双侧颈 内动脉结扎后给予2 h低浓度氧(8% O2 92%N2)制成大鼠缺血缺氧脑模型,缺氧前后30 min 分别腹腔注射MgSO4(270 mg/kg),7 d后观察MgSO4对缺血缺氧性脑损害的神经保护功 能。结果显示,与对照组相比,缺氧前MgSO4治疗组能明显保护大脑皮层的神经缺失,而 缺氧后MgSO4治疗组治疗效果不明显。为了探明MgSO4的治疗时窗,Deanne[8] 在制造出大鼠弥漫性轴索损伤的基础上,分别在伤后不同时间(0.5、8、12、24 h )给大鼠肌肉注射MgSO4(750 μmol/kg),1周后观察。与对照组相比,伤后0.5、8、12 h MgSO4治疗组运动功能有明显改善(0.0014 治疗 组与对照组比较疗效有显著性差异,并可缩短神经功能恢复时间;实验还显示伤后24 h后重 复给予MgSO4无额外神经保护功能,提示MgSO4治疗时窗应在伤后24 h以内,且治疗愈 早效果愈明显。
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    临床试验也证实镁剂对颅脑损伤患者有一定疗效。Keith[9]对60名大脑中动脉缺 血患者行随机、双盲、安慰剂对照试验。在确诊后12 h以内,30名患者随机接受安慰剂治疗 ,另外30名患者15 min内先静注8 mmol MgSO4,继以总量65 mmol MgSO4持续滴注2 4 h。治疗3个月后,MgSO4组死亡率、致残率均比安慰剂组低,而且未出现药物毒副作用 ,故认为镁剂是治疗缺血性颅脑损伤的一种可行方案[10]

    3 镁离子治疗颅脑损伤的可能机理

    3.1 维持细胞内外离子稳态 颅脑损伤后钙超载是导致神经细胞死亡的共同途径[1 1]。过量的钙可引起神经细胞一系列病理生理反应,神经细胞蛋白质代谢受阻,磷酯酶 (CA)激活,脂质分解增加,自由基大量生成,氧化磷酸化脱耦联致能量产生抑制,促使过多 的兴奋性氨基酸释放,进一步促使钙细胞内流,进而形成反馈性的恶性循环。细胞外镁离子 是钙离子细胞内流的天然拮抗剂[12],它通过与钙离子竞争结合位点而抑制钙内 流,它还通过Mg2+-Na+交换而抑制Ca2+-Na+交换,进而阻止钙内流 。此外,镁离子还通过Mg2+-Na+交换,进而阻止钙内流。此外,镁离子还通过M g2+-Ca2+交换促使细胞内过多的钙离子外流,防止细胞内钙超载。除了 维持细胞内正常钙离子浓度,镁离子还可以维持神经细胞正常Na+、K+浓度梯度,维 持细胞膜上Na+-K+-ATP酶的活性,防止细胞水肿。
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    3.2 抑制兴奋性氨基酸的释放 兴奋性氨基酸(EAAs)的过度释放具有神经毒性作用[ 13]。镁离子是N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体的非竞争性拮抗剂。脑损伤时,神经 细胞膜去极化,细胞内外离子稳定性遭到破坏,NMDA受体由于镁离子浓度的下降而失去其抑 制作用,因而升高外周血镁离子浓度可以抑制NMDA受体的活性拮抗兴奋性氨基酸的神经毒性 作用。镁离子还对NMDA受体钙离子通道具有闸门调节作用[14],采用电压嵌制技 术研究发现,镁离子能阻断与脑损伤发病有关的NMDA受体钙离子通道,抑制钙离子进入细胞 。进一步的研究表明,镁离子在阻止NMDA介导的脑损伤中与其它NMDA受体拮抗剂一样有效 [15],如MK-801等,但后者达到治疗作用时心血管副作用已较大,相比而言镁剂更 安全。侧脑室注射9 n MN-甲基-D-天门冬氨酸受体类似物(AMPA)能造成动物癫痫和脑组织细 胞变性坏死。在给动物注射AMPA之前或同时给予600 mg/kg MgSO4治疗,则能完全阻断AM PA所造成的脑组织细胞毒性损害作用,说明镁离子对脑损伤的保护作用与阻断兴奋性氨基酸 NMDA受体毒性作用有关[16]
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    3.3 调节能量代谢 镁离子是多种酶的辅基,它在维持CNS生理活动所需能量的产生、转 移、贮存及利用中发挥着重要作用。脑损伤后常伴有镁离子含量的下降,镁离子丢失可使多 种酶活性降低,引起能量生成障碍;缺镁引起的钙离子积聚造成线粒体损害和氧化磷酸化脱 耦联,进一步加重能量生成障碍。脑损伤后适当地给予镁剂可以促进糖、脂肪、蛋白质、DN A和高能物质的合成;维持Na+-K+-ATP酶的活性以及保持细胞膜结构和功能的完 整;维持神经细胞的氧化磷酸化反应[17]

    3.4 调节脑血流量 脑损伤后引起的继发性病理改变主要表现为缺血性脑损伤。镁离子具 有调节脑血管和外周血管功能的作用,这种作用被认为与拮抗钙离子进入血管平滑肌细胞有 关[6]。McIntosh[18]发现给予多种动物脑血管内灌注低镁溶液会引起 钙介导的脑血管收缩和痉挛,升高灌注液镁离子浓度则可以缓解脑血管收缩。Alborch [19]发现镁离子能抑制5-HT和PGF2 α的缩血管效应。另外,镁离子还能通过抑制血 小板的聚集而降低血小板活性,从而改善脑部血供,达到保护脑功能。
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    3.5 调节膜脂质代谢 机体内缺乏镁离子时,镁离子依赖的花生四烯酰CoA合成酶的活性 降低,在环氧酶和磷酯酶A2的作用下,引发花生四烯酸代谢瀑布,产生大量自由基。镁 离子缺乏可导致细胞内钙离子增加,致黄嘌呤氧化酶大量产生,激活ATP酶使ATP分解,ATP 降解生成的次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶作用下发生各种自由基反应,引起细胞膜脂质过氧化反 应使细胞膜结构和功能破坏。因此,适当给予镁剂可通过上述环节减少自由基的生成,防止 脂质过氧化反应引起的细胞膜损害[20]

    4 展望

    研究表明,镁离子的异常变化与脑损伤有着密切的关系,给予镁剂能改善脑损伤患者神经功 能和预后;给予镁剂能改善脑损伤患者神经功能和预后;镁剂是一种来源丰富、价格低廉、 应用安全的药物。随着镁离子作用机制的深入研究,镁剂对颅脑损伤的治疗可能是很具有潜 力的药物。

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    [收稿:2000-05-22]

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