镁对大鼠脊髓损伤的保护作用
作者：陈恒胜 伍亚民 廖维宏
单位：第三军医大学第三附属医院野战外科，重庆市大坪长江支路10号，400042
关键词：镁；脊髓损伤；治疗
镁对大鼠脊髓损伤的保护作用 摘要 目的：了解镁对脊髓损伤的作用。方法：采用Allen打击法(50g/cm)造成大鼠脊髓中度损伤，伤后静脉注射MgCl2(100umol/kg)，观察其对脊髓血流量(SCBF)和脊髓诱发电位(SEP)的影响。结果：发生脊髓损伤后1h，SCBF开始显著下降，4～8h进一步下降，持续至伤后24h。SEP峰潜伏时呈进行性延长趋势。伤后即刻静脉注射MgCl2，可使伤后SCBF有所改善，SCBF开始显著下降的时间延长1h，并在伤后即刻升高SCBF，超过伤前的10%；减轻伤后SEP峰潜伏时的延长程度。结论：镁对受损脊髓早期有一定的保护作用。
, 百拇医药
Magnesium protects against experimental spinal cord injury
CHEN Hengsheng, WU Yamin, LIAO Weihong
Research Institute Field Surgery, Third Military Medical College, Chongqing, 400042
Abstract Objective:To investigate the relationship between Mg2+ and spinal cord injury(SCI). Method:The rat spinal cord was injured by Allen′s weight drop method(50g/cm) and the effect of MgCl2 treatment on posttraumatic spinal cord blood flow(SCBF) and spinal cord evoked potential(SEP) were examined at an intravenous injection of 100umol/kg. Result:The SCBF decreased significantly at first hour after SCI and continued to fall in 24h post injury, the SEP′s peak latencies tended to be delayed progressively. After treated with MgCl2，SCBF increased 10% at 10min post injury and delayed the duration of trauma required to produce decline of SCBF from 1h to 2h. Meanwhile, SEP′s peak latencies were ameliorated to various degrees. Conclusion:Mg2+ may protect the injured spinal cord by delaying the decreased of SCBF. It can also enhance the neural conduction of the spinal cord.
, 百拇医药
Key words Magnesium; Spinal cord injury; Treatment
在过去的十几年中，人们对于Na+、K+、Ca2+在脊髓损伤中的作用有了较深入的了解，但对于Mg2+的重要性认识相对不足，近年来，许多证据表明〔1，2〕，Mg2+含量降低是导致脊髓继发性损伤的因素之一，伤前或伤后补充Mg2+可减轻SCI后的继发性损伤，改善预后，但有关Mg2+对SCI后早期的治疗作用尚未见报道。本实验探讨大剂量MgCl2对SCI后SCBF和SEP的影响，为SCI的临床防治提供依据。
1 材料与方法
1.1 脊髓损伤模型与给药方法 Wistar大鼠24只，体重250～280g，雌雄不限，均分为对照组和治疗组。动物用20%的氨基甲酸乙酯腹腔麻醉。行气管插管供血流量测定时氢气吸入用。右侧股静脉插管用于给药。背部暴露T13～L1段脊髓，按Allen法致伤脊髓(50g/cm)，分离T10～T11椎板作为SEP记录部位，暴露左侧坐骨神经作为SEP刺激部位。
, 百拇医药
在伤后即刻经股静脉插管注射MgCl2(100μmol/kg，去离子水配制，Sigma公司产品)，用微量注射机慢速推进，6min注射完，对照组注射等量去离子水。
1.2 观测指标1.2.1 SCBF测定：动物固定在脊髓固定架上，用日本产末梢微循环测定装置测定脊髓灰质血流量。参考电极置于T13～L1椎旁皮下，记录电极插入T13～L1段中部中线旁开0.5mm处，插入深度约2mm。经气管插管吸入10%的氢1min，记录氢清除曲线，经半对数转换求出半衰期(T1/2)，依公式SCBF＝69.3÷T1/2(ml/min/100g)计算血流量。
1.2.2 SEP测定：动物固定同前，选用WD4000型神经电位诊断系统测定SEP。参考电极置于椎旁皮下，SEP刺激强度以引起后肢微动为宜，刺激和记录部位如前述，电位信号经放大后叠加20～50次平均处理，分析时间40ms。
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1.2.3 统计处理：数据以平均值±标准差(
±s)表示，均值间差异采用Newman-Keul′s法统计分析。
2 结果2.1 SCBF变化：SCI后1h，SCBF开始显著下降，4～8h进一步下降，持续致伤后24h。给予MgCl2后，SCBF较对照组有不同程度改善，延迟SCBF开始显著下降的时间1h，并在伤后即刻升高SCBF，超过伤前10%(表1)。
表1 MgCl2对大鼠SCI后SCBF的影响 (ml/min/100g,±s)
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观测时间
对照组
治疗组
伤前
74.32±8.72
73.97±8.5
伤后
10min
67.44±4.9
81.22±18.4③
1h
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56.18±9.2②
78.72±17.7③
2h
57.64±14.2②
58.01±7.29①
4h
42.12±13.3②
52.03±10.53②③
8h
39.94±12.1②
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51.15±7.87②④
24h
55.95±6.3②
61.89±10.6
与伤前比较①P<0.05，②P<0.01；与对照组比较③P<0.05，④P<0.01
2.2 SEP变化：各时相点均能记录到SEP，为双正波(P1，P2)和双负波(N1，N2)反应。结果以峰潜伏时进行比较。对照组和治疗组伤前SEP各波峰潜伏时无显著差异。SCI后对照组各波峰潜伏时进行性延长，至8h时N1和P2波显著延长，24h时各波均有延长。MgCl2治疗后各波峰潜伏时延长，较对照组有不同程度改善(表2)。
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表2 MgCl2对大鼠SCI后SEP峰潜伏时的影响 (ms)
伤前
伤后
10min
1h
2h
4h
8h
24h
对照组
N1
1.77±0.14
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1.75±0.12
1.81±0.09
1.85±0.09
1.89±0.10
1.93±0.12①
2.26±0.32②
P1
2.08±0.15
2.06±0.15
2.11±0.13
2.16±0.14
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2.18±0.14
2.25±0.17
2.60±0.38②
N2
2.48±0.17
2.46±0.16
2.51±0.15
2.56±0.17
2.60±0.17
2.62±0.20
3.06±0.41②
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P2
2.77±0.19
2.81±0.18
2.89±0.18
2.93±0.15
2.99±0.12
3.10±0.23①
3.51±0.44②
治疗组
N1
1.73±0.06
1.71±0.07
, 百拇医药
1.71±0.06
1.74±0.08
1.84±0.13
1.86±0.16
1.79±0.22
P1
2.01±0.09
1.99±0.08
2.01±0.11
2.05±0.11
2.16±0.15
2.16±0.19
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2.80±0.25④
N2
2.42±0.13
2.40±0.12
2.42±0.13
2.46±0.15
2.55±0.16
2.59±0.22
2.40±0.27④
P2
2.73±0.12
, 百拇医药
2.75±0.13
2.75±0.18
3.04±0.68
2.90±0.25
2.89±0.25
2.76±0.36④
与伤前比较①P<0.05，②P<0.01；与对照组比较③P<0.05，④P<0.01
3 讨论 Mg2+是重要的细胞内阳离子，含量占体内的第四位，居细胞内阳离子的第二位。SCI后脊髓组织细胞外游离镁和组织总镁进行性下降并与损伤程度有关，表明Mg2+含量下降参与了SCI后的继发性损伤。Vacanti〔1〕的实验表明镁剂能通过血脊屏障，提高脊髓组织Mg2+的含量，扩张中枢神经系统血管，增加神经组织血流量，改善侧支循环，提高家兔脊髓对缺血性损伤的耐受阈值和减轻后肢的感觉和运动功能障碍。Robertson〔2〕观察到伤前补充Mg2+，兔腹主动脉夹闭后SEP未见明显异常改变，并改善预后。本模型应用Allen打击模型，观察Mg2+对大鼠SCI后SEP和SCBF的影响，发现大鼠胸段脊髓打击伤后SEP峰潜伏时呈进行性延长，MgCl2治疗对SCI后各时相点SEP峰潜伏时有不同程度改善，表明Mg2+可改善脊髓的神经传导功能或突触功能。同时观察到MgCl2可使SCBF升高，使SCI后SCBF开始显著下降的时间延迟，表明Mg2+能改善SCI后脊髓组织的低灌流状态，进一步证实Mg2+参与了SCI后的继发性损伤过程。
, 百拇医药
镁剂舒张中枢神经系统血管，增加神经组织血流量，改善神经传导功能，可能有以下几个因素〔3～7〕：①缓解SCI后的血管痉挛；②抑制肾上腺素、血管紧张素等血管活性物质介导的血管收缩；③与Ca2+竞争载体抑制Ca2+内流，抑制去极化引起的EAA大量释放，减轻NMDA的神经毒性；④抑制SCI后自由基产生，逆转或阻断内源性阿片肽、白三烯、血小板活化因子的自主神经效应；⑤维持SCI后细胞内外的Na+-K+平衡，使神经细胞静息电位保持稳定，维持细胞的兴奋性，保证神经细胞具有正常的兴奋和传导功能；⑥增加神经组织的葡萄糖利用率。这些因素都与SCI后的继发损伤密切相关。
4 参考文献 [1]Vacanti FX, Ames A. Mild hypothermia and Mg2+ protect against irreversible damage during CNS ischemia. Stroke, 1984,15(4):695.
, 百拇医药
[2]Robertson CS, Foltz R, Grossman RG. Protection against experimental ischem spinal cord injury. J Neurosurg, 1986,64:633.
[3]Lemke M, Faden AI. Edema development and ion changes in rat spinal cord after impact trauma: injury does-response studies. J Neurotrauma, 1990,7(1):41.
[4]Nowak L, Bregestovski P, Ascher P, et al. Magnesium gates glutamate-activated channels in mouse neurones. Nature, 1984, 307:462.
, http://www.100md.com
[5]Kwo S, Yong W. Spinal cord sodium, potassium calcium and water concertration changes in rats after graded contusion injury. J Neurotrauma, 1989,6:13.
[6]Nigam S, Averdunk R, Gluther T. Alteration of prostanoid metabolism in rats with magnesium deficiency. Prostag Leukotr Med, 1986, 23:1.
[7]Clark AF, Reman IJ.Mg2+ inhibition of Na+ stimulated Ca2+ release from brain mitichondria. J Biol Chem, 1980,255:6556.
收稿日期：1998-03-15, 百拇医药
单位：第三军医大学第三附属医院野战外科，重庆市大坪长江支路10号，400042
关键词：镁；脊髓损伤；治疗
镁对大鼠脊髓损伤的保护作用 摘要 目的：了解镁对脊髓损伤的作用。方法：采用Allen打击法(50g/cm)造成大鼠脊髓中度损伤，伤后静脉注射MgCl2(100umol/kg)，观察其对脊髓血流量(SCBF)和脊髓诱发电位(SEP)的影响。结果：发生脊髓损伤后1h，SCBF开始显著下降，4～8h进一步下降，持续至伤后24h。SEP峰潜伏时呈进行性延长趋势。伤后即刻静脉注射MgCl2，可使伤后SCBF有所改善，SCBF开始显著下降的时间延长1h，并在伤后即刻升高SCBF，超过伤前的10%；减轻伤后SEP峰潜伏时的延长程度。结论：镁对受损脊髓早期有一定的保护作用。
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Magnesium protects against experimental spinal cord injury
CHEN Hengsheng, WU Yamin, LIAO Weihong
Research Institute Field Surgery, Third Military Medical College, Chongqing, 400042
Abstract Objective:To investigate the relationship between Mg2+ and spinal cord injury(SCI). Method:The rat spinal cord was injured by Allen′s weight drop method(50g/cm) and the effect of MgCl2 treatment on posttraumatic spinal cord blood flow(SCBF) and spinal cord evoked potential(SEP) were examined at an intravenous injection of 100umol/kg. Result:The SCBF decreased significantly at first hour after SCI and continued to fall in 24h post injury, the SEP′s peak latencies tended to be delayed progressively. After treated with MgCl2，SCBF increased 10% at 10min post injury and delayed the duration of trauma required to produce decline of SCBF from 1h to 2h. Meanwhile, SEP′s peak latencies were ameliorated to various degrees. Conclusion:Mg2+ may protect the injured spinal cord by delaying the decreased of SCBF. It can also enhance the neural conduction of the spinal cord.
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Key words Magnesium; Spinal cord injury; Treatment
在过去的十几年中，人们对于Na+、K+、Ca2+在脊髓损伤中的作用有了较深入的了解，但对于Mg2+的重要性认识相对不足，近年来，许多证据表明〔1，2〕，Mg2+含量降低是导致脊髓继发性损伤的因素之一，伤前或伤后补充Mg2+可减轻SCI后的继发性损伤，改善预后，但有关Mg2+对SCI后早期的治疗作用尚未见报道。本实验探讨大剂量MgCl2对SCI后SCBF和SEP的影响，为SCI的临床防治提供依据。
1 材料与方法
1.1 脊髓损伤模型与给药方法 Wistar大鼠24只，体重250～280g，雌雄不限，均分为对照组和治疗组。动物用20%的氨基甲酸乙酯腹腔麻醉。行气管插管供血流量测定时氢气吸入用。右侧股静脉插管用于给药。背部暴露T13～L1段脊髓，按Allen法致伤脊髓(50g/cm)，分离T10～T11椎板作为SEP记录部位，暴露左侧坐骨神经作为SEP刺激部位。
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在伤后即刻经股静脉插管注射MgCl2(100μmol/kg，去离子水配制，Sigma公司产品)，用微量注射机慢速推进，6min注射完，对照组注射等量去离子水。
1.2 观测指标1.2.1 SCBF测定：动物固定在脊髓固定架上，用日本产末梢微循环测定装置测定脊髓灰质血流量。参考电极置于T13～L1椎旁皮下，记录电极插入T13～L1段中部中线旁开0.5mm处，插入深度约2mm。经气管插管吸入10%的氢1min，记录氢清除曲线，经半对数转换求出半衰期(T1/2)，依公式SCBF＝69.3÷T1/2(ml/min/100g)计算血流量。
1.2.2 SEP测定：动物固定同前，选用WD4000型神经电位诊断系统测定SEP。参考电极置于椎旁皮下，SEP刺激强度以引起后肢微动为宜，刺激和记录部位如前述，电位信号经放大后叠加20～50次平均处理，分析时间40ms。
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1.2.3 统计处理：数据以平均值±标准差(
±s)表示，均值间差异采用Newman-Keul′s法统计分析。2 结果2.1 SCBF变化：SCI后1h，SCBF开始显著下降，4～8h进一步下降，持续致伤后24h。给予MgCl2后，SCBF较对照组有不同程度改善，延迟SCBF开始显著下降的时间1h，并在伤后即刻升高SCBF，超过伤前10%(表1)。
表1 MgCl2对大鼠SCI后SCBF的影响 (ml/min/100g,
±s), http://www.100md.com
观测时间
对照组
治疗组
伤前
74.32±8.72
73.97±8.5
伤后
10min
67.44±4.9
81.22±18.4③
1h
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56.18±9.2②
78.72±17.7③
2h
57.64±14.2②
58.01±7.29①
4h
42.12±13.3②
52.03±10.53②③
8h
39.94±12.1②
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51.15±7.87②④
24h
55.95±6.3②
61.89±10.6
与伤前比较①P<0.05，②P<0.01；与对照组比较③P<0.05，④P<0.01
2.2 SEP变化：各时相点均能记录到SEP，为双正波(P1，P2)和双负波(N1，N2)反应。结果以峰潜伏时进行比较。对照组和治疗组伤前SEP各波峰潜伏时无显著差异。SCI后对照组各波峰潜伏时进行性延长，至8h时N1和P2波显著延长，24h时各波均有延长。MgCl2治疗后各波峰潜伏时延长，较对照组有不同程度改善(表2)。
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表2 MgCl2对大鼠SCI后SEP峰潜伏时的影响 (ms)
伤前
伤后
10min
1h
2h
4h
8h
24h
对照组
N1
1.77±0.14
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1.75±0.12
1.81±0.09
1.85±0.09
1.89±0.10
1.93±0.12①
2.26±0.32②
P1
2.08±0.15
2.06±0.15
2.11±0.13
2.16±0.14
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2.18±0.14
2.25±0.17
2.60±0.38②
N2
2.48±0.17
2.46±0.16
2.51±0.15
2.56±0.17
2.60±0.17
2.62±0.20
3.06±0.41②
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P2
2.77±0.19
2.81±0.18
2.89±0.18
2.93±0.15
2.99±0.12
3.10±0.23①
3.51±0.44②
治疗组
N1
1.73±0.06
1.71±0.07
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1.71±0.06
1.74±0.08
1.84±0.13
1.86±0.16
1.79±0.22
P1
2.01±0.09
1.99±0.08
2.01±0.11
2.05±0.11
2.16±0.15
2.16±0.19
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2.80±0.25④
N2
2.42±0.13
2.40±0.12
2.42±0.13
2.46±0.15
2.55±0.16
2.59±0.22
2.40±0.27④
P2
2.73±0.12
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2.75±0.13
2.75±0.18
3.04±0.68
2.90±0.25
2.89±0.25
2.76±0.36④
与伤前比较①P<0.05，②P<0.01；与对照组比较③P<0.05，④P<0.01
3 讨论 Mg2+是重要的细胞内阳离子，含量占体内的第四位，居细胞内阳离子的第二位。SCI后脊髓组织细胞外游离镁和组织总镁进行性下降并与损伤程度有关，表明Mg2+含量下降参与了SCI后的继发性损伤。Vacanti〔1〕的实验表明镁剂能通过血脊屏障，提高脊髓组织Mg2+的含量，扩张中枢神经系统血管，增加神经组织血流量，改善侧支循环，提高家兔脊髓对缺血性损伤的耐受阈值和减轻后肢的感觉和运动功能障碍。Robertson〔2〕观察到伤前补充Mg2+，兔腹主动脉夹闭后SEP未见明显异常改变，并改善预后。本模型应用Allen打击模型，观察Mg2+对大鼠SCI后SEP和SCBF的影响，发现大鼠胸段脊髓打击伤后SEP峰潜伏时呈进行性延长，MgCl2治疗对SCI后各时相点SEP峰潜伏时有不同程度改善，表明Mg2+可改善脊髓的神经传导功能或突触功能。同时观察到MgCl2可使SCBF升高，使SCI后SCBF开始显著下降的时间延迟，表明Mg2+能改善SCI后脊髓组织的低灌流状态，进一步证实Mg2+参与了SCI后的继发性损伤过程。
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镁剂舒张中枢神经系统血管，增加神经组织血流量，改善神经传导功能，可能有以下几个因素〔3～7〕：①缓解SCI后的血管痉挛；②抑制肾上腺素、血管紧张素等血管活性物质介导的血管收缩；③与Ca2+竞争载体抑制Ca2+内流，抑制去极化引起的EAA大量释放，减轻NMDA的神经毒性；④抑制SCI后自由基产生，逆转或阻断内源性阿片肽、白三烯、血小板活化因子的自主神经效应；⑤维持SCI后细胞内外的Na+-K+平衡，使神经细胞静息电位保持稳定，维持细胞的兴奋性，保证神经细胞具有正常的兴奋和传导功能；⑥增加神经组织的葡萄糖利用率。这些因素都与SCI后的继发损伤密切相关。
4 参考文献 [1]Vacanti FX, Ames A. Mild hypothermia and Mg2+ protect against irreversible damage during CNS ischemia. Stroke, 1984,15(4):695.
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[2]Robertson CS, Foltz R, Grossman RG. Protection against experimental ischem spinal cord injury. J Neurosurg, 1986,64:633.
[3]Lemke M, Faden AI. Edema development and ion changes in rat spinal cord after impact trauma: injury does-response studies. J Neurotrauma, 1990,7(1):41.
[4]Nowak L, Bregestovski P, Ascher P, et al. Magnesium gates glutamate-activated channels in mouse neurones. Nature, 1984, 307:462.
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[5]Kwo S, Yong W. Spinal cord sodium, potassium calcium and water concertration changes in rats after graded contusion injury. J Neurotrauma, 1989,6:13.
[6]Nigam S, Averdunk R, Gluther T. Alteration of prostanoid metabolism in rats with magnesium deficiency. Prostag Leukotr Med, 1986, 23:1.
[7]Clark AF, Reman IJ.Mg2+ inhibition of Na+ stimulated Ca2+ release from brain mitichondria. J Biol Chem, 1980,255:6556.
收稿日期：1998-03-15, 百拇医药