靜脈注入硫酸鎂對兔蛛網膜下腔出血后腦血管痙攣的逆轉作用

尹 波， 盛漢松， 林 堅， 張 弩

腦血管痙攣(cerebral vasospasm，CVS)是蛛網膜下腔出血(SAH)患者嚴重的并發癥之一，發生率為38%，成為SAH致死、致殘的主要原因之一［1］。硫酸鎂被認為具有腦保護和血管擴張作用，但是其對改善SAH后的CVS效果報道不一［2］。本實驗以兔SAH為模型，采用靜脈注入硫酸鎂，應用兔的行為學、血清中鎂離子濃度測定、形態學等方法探討硫酸鎂對CVS的防治作用。

1 材料與方法

1.1 實驗對象 實驗動物選用健康大耳白兔，由溫州醫學院動物中心提供，兔齡3～4個月，體重1.5kg～2.5kg。大耳白兔32只，隨機分成假手術組(8只)、SAH組(12只)和SAH+硫酸鎂組(12只)。各組間體重無統計學差異(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(上海安盛藥業有限公司);GE單C臂數字減影血管造影機(美國GE公司)。

1.3 SAH動物模型制作 SAH模型采用二次枕大池注血法(自體動脈血)。按360mg/kg腹腔注射10%水合氯醛進行麻醉。碘伏消毒后，經耳緣血管，抽取動脈血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脈血2ml。兩組動物均48h后重復上述操作一次。而假手術組手術方式基本一樣，但是使用2ml的生理鹽水代替動脈血。

1.4 SAH動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定 SAH+硫酸鎂組:于術后1h由股靜脈以靜脈團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天取兔耳緣動脈血3ml。使用美國產LX-20全自動分析儀，對血清中的鎂濃度進行測定。

1.5 觀察指標 記錄各組動物每日飲食情況(以標準顆粒飼料、自來水喂養)、精神狀態、活動情況以及神經功能變化等。

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

1.7 兔基底動脈的組織學檢查 各組動物在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，大體觀察椎基底動脈，置于福爾馬林液中存放。HE染色:

1.8 統計分析方法 所有數據均用SSPS for windows16.0軟件完成，數據以均數±標準差±s)表示。數據比較采用t檢驗。

2 結果

2.1 飲食及神經功能變化 動物存活期間，均予標準顆粒飼料、自來水喂養。SAH后SAH組動物普遍活動減少，警覺性差，攝食吸水量明顯下降，有6只兔子術后出現頭位弓狀蜷縮，1只出現單側肢體偏癱。并且在SAH后第4天起有加重表現。SAH+硫酸鎂組動物亦出現飲食、活動減少，但持續時間及程度均較SAH組輕，未出現明顯偏癱者。

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個時間段鎂濃度明顯升高，且保持在一定范圍內;SAH后SAH組血清鎂濃度明顯下降，假手術組未見明顯變化。SAH組與SAH+硫酸鎂組在SAH前血清鎂濃度無顯著差異(P＞0.05)，在SAH后的4個時間段SAH+硫酸鎂組明顯高于SAH組和假手術組，有顯著性差異(P＜0.01)。標本常規脫水，石蠟包埋，切片，常規HE染色，在OLYMPUSBX51生物顯微鏡(低倍、高倍)下觀察動脈壁的顯微結構并攝影。

表1 3組SAH前后血清鎂濃度變化(μmol/L)

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

2.4 形態學觀察結果 假手術組基底動脈結構基本正常(見圖2A)。SAH組基底動脈發生了明顯的病理變化:管腔有不同程度變窄增厚、內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，外膜細胞增多 (見圖2B);SAH+硫酸鎂組基底動脈管壁增厚不明顯，內彈力膜亦有迂曲，但較SAH組平直(見圖2C)。

圖1 SAH+硫酸鎂組在SAH后1d(A)和7d(B)的椎基底動脈造影

圖2 基底動脈形態學觀察

3 討論

自發性蛛網膜下腔出血(SAH)可導致顱內壓升高、腦血流下降、腦自動調節機制障礙以及全身血容量下降;隨著時間的推移，蛛網膜下腔中的氧合血紅蛋白可啟動一系列的病理生理改變，引起腦血管痙攣，繼而腦灌注不足，產生缺血性神經癥狀，引起遲發性腦缺血［3］。近年來對SAH的研究頗多，也取得了很多進展，但其死亡率和致殘率仍未明顯降低。血管痙攣引起的遲發性腦缺血仍然是SAH后最常見的并發癥。宋錦寧［4］等研究發現兔實驗性蛛網膜下腔出血后腦血管超微結構表現為血管壁增厚，管腔狹窄，內皮細胞變性、腫脹，染色質不均，空泡形成;內彈力膜迂曲皺褶或斷裂，厚薄不均;中膜增厚，平滑肌細胞排列紊亂;外膜可見淋巴細胞或單核細胞浸潤，這與在人類SAH后早期延遲血管痙攣的改變相似。本研究也發現SAH組基底動脈血管壁也有類似的病理改變。

鎂離子是機體內重要的陽離子，參與多種重要酶的生化反應過程，用于臨床已有近百年的歷史。硫酸鎂被認為在對腦血管痙攣的防治及缺血性腦損害具有腦保護和血管擴張作用［5］。目前認為鎂離子主要通過以下機制發揮作用:(1)鎂離子能抑制突觸前膜釋放興奮性氨基酸(EAA)和非競爭性拮抗突出后膜的N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體。SAH時EAA產生增多，胞外濃度過高會產生毒性，損傷神經元;EAA受體亞型之一NMDA受體是受配體調節的離子通道，對鈣離子具有通透性，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，使鈣離子內流，引起級聯反應，自由基生成增加，導致細胞損傷或凋亡。鎂離子可非競爭性拮抗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誘發的遲發性神經元損傷［6］。(2)穩定細胞膜，擴張血管。細胞外鎂增高可顯著減少細胞膜上的內向電流，輕度增加外向電流，引起細胞膜超極化，減少細胞膜上的鈣-鈉交換;鎂與鈣競爭結合位點，競爭性抑制鈣，阻止鈣內流;鎂阻止血管平滑肌細胞鈣內流，拮抗內皮素-1，防止血管收縮，減輕血管痙攣，增加腦血流供應，改善腦供血，防治腦缺血，減輕神經功能缺損［7］。(3)鎂是多種輔酶成分，可促進細胞能量代謝，降低ATP消耗，減少自由基對細胞膜損害，防止遲發性腦缺血［8］。(4)鎂對一氧化氮(NO)的合成有調節作用，而NO為血管舒張因子。SAH后NO的作用減弱，而鎂可增強NO的作用，從而防止腦血管痙攣［9］。

目前，硫酸鎂對動脈瘤性SAH后腦血管痙攣及其繼發的延遲性腦缺血(delayed cerebral ischemia，DCI)的臨床療效尚未有確切的研究結論。Macdonald等［10］在10例猴的SAH模型中進行隨機對照實驗，發現連續靜脈注射硫酸鎂不能逆轉造影證實的血管痙攣。但是近年來有作者［11］通過薈萃分析認為:在人體臨床實驗中發現SAH后靜脈注入硫酸鎂能夠減少發生DCI的風險和改善患者的預后。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能力，避免出現偏癱等嚴重神經功能障礙。通過血管造影及病理檢查，發現在組織形態學改變方面，硫酸鎂充分顯示了其良好的擴張血管作用。鎂通過改善血管痙攣，使腦血流增加，從而達到預防遲發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，能逆轉兔蛛網膜下腔出血后腦血管痙攣。但是硫酸鎂過量的應用也會導致許多不良反應，所以對硫酸鎂防治作用的最佳劑量、開始使用和持續使用的時間需要進一步研究。

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