腦超慢漲落圖技術檢測急性腦梗死患者腦內神經遞質變化特點研究

陶永蒼，賈磊華，臧賀川，胡艷雪，劉香玲，楊 麗，丁和正

近年來許多研究表明，腦梗死時腦內多種神經遞質包括代謝紊亂。其中研究較多的是氨基酸類神經遞質包括興奮性氨基酸谷氨酸 (Glu)、抑制性神經遞質γ－氨基丁酸 (GABA)，單胺類神經遞質包括多巴胺 (DA)、去甲腎上腺素 (NE)、5－羥色胺 (5－HT)及乙酰膽堿 (ACh)等。腦梗死時上述神經遞質的代謝紊亂在缺血性腦損傷中發揮重要作用［1－3］。目前由于研究方法的限制，研究多停留在動物實驗、腦梗死患者的血液及腦脊液中，因此，對于腦梗死患者腦內神經遞質的活動情況知之甚少。腦超慢漲落圖技術 (encephalofluctuography technology)可以分析出隱藏在傳統腦波漲落過程中的頻率極低的優勢超慢波，稱之為S系統 (supra－slow system)，幾種神經遞質的振蕩過程與優勢超慢波中的某些譜線相對應［4］。本研究采用此技術檢測急性腦梗死患者不同發病時期、不同病情、不同梗死范圍及不同梗死部位的腦內神經遞質活動情況，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 病例入選與排除標準 入選標準: (1)符合1995年中華醫學會第四屆全國腦血管病學術會議制定的診斷標準;(2)發病在24 h內;(3)經24 h后復查顱腦CT或MRI證實梗死灶為此次臨床癥狀和體征的責任病灶。排除標準:(1)既往有腦血管病事件或影像學發現顱內陳舊腦血管病病灶; (2)患其他神經系統疾病，如遺傳變性病、腦腫瘤、腦炎、脫髓鞘、帕金森病、頭外傷、腦萎縮、癲癇等; (3)既往有認知功能障礙、精神疾病病史;(4)患嚴重的心、肝、腎及血液系統等重要臟器疾病。

1.2 一般資料 選擇2010年7月—2011年11月河北省唐山市樂亭縣醫院神經內科收治的初發急性腦梗死患者53例為病例組，其中男31例，女22例，年齡41～86歲，平均 (62.0±11.3)歲;分組情況:根據病程將發病24 h內定為急性腦梗死患者的發病早期，經治療2周后為恢復期;根據美國國立衛生研究院腦卒中量表 (NIHSS)評分分組:NIHSS評分≥7分組18例，NIHSS評分＜7分組35例;按顱腦CT或MRI結果分組:梗死范圍≥2 cm×2 cm×2 cm組15例，梗死范圍＜2 cm×2 cm×2 cm組38例;幕上梗死40例 (包括基底核梗死20例，非基底核梗死20例)，幕下梗死13例。選擇同期健康體檢者30例為對照組，其中男15例，女15例，年齡43～78歲，平均 (57.5±9.9)歲;且近期顱腦CT或MRI檢查證實無缺血、梗死病灶者。兩組年齡、性別比較具有均衡性。

1.3 方法

1.3.1 儀器設備 采用北京同仁光電公司研發的ML—2001型腦漲落圖分析儀。

1.3.2 腦電信號采集及處理 受檢者均在坐位、清醒、閉目、安靜狀態下，按10/20系統安置電極 (FP1、FP2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6)，采集腦電信號18 min。采集結束后，腦超慢漲落圖程序自動分析處理和打印結果。病例組受檢者分別于發病24 h內及治療2周后各進行1次檢測。對照組受檢者只檢測1次。

1.3.3 觀察指標 受檢者腦功能檢測報告中S譜線 (系)結果，包括S1(GABA)、S2(Glu)、S3系〔乙酰膽堿受體(AChR)〕、S4系 (5－HT)、S5系 (ACh)、S6系〔強興奮物質 (EXC)〕、S7系 (NE)、S11系 (DA)、S13系〔強抑制物質 (INH)〕。

1.4 統計學方法 所有數據采用Excel建庫，使用SPSS 16.0軟件進行統計分析;計量資料以 ()表示，兩組間比較采用t檢驗，多組比較采用方差分析，兩兩比較采用q檢驗;以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 病例組患者發病早期、恢復期及對照組的S譜值比較病例組患者發病早期GABA、Glu、EXC活動與恢復期及對照組比較，差異均有統計學意義 (P＜0.05);病例組發病早期其他神經遞質活動與恢復期及對照組比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05);恢復期各神經遞質活動與對照組比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05，見表1)。

表1 急性腦梗死患者發病早期、恢復期及對照組S譜值比較 ()Table 1 Comparison of the results of supra－slow system of cerebral infarction patients in early stage，recovery stage and control group

表1 急性腦梗死患者發病早期、恢復期及對照組S譜值比較 ()Table 1 Comparison of the results of supra－slow system of cerebral infarction patients in early stage，recovery stage and control group

注:GABA=γ－氨基丁酸，Glu=谷氨酸，AChR=乙酰膽堿受體，5－HT=5－羥色胺，ACh=乙酰膽堿，EXC=強興奮物質，NE=去甲腎上腺素，DA=多巴胺，INH=強抑制物質;與恢復期及對照組比較，*P＜0.05

組別 例數GABA Glu AChR 5－HT ACh EXC NE DA INH病例組53發病早期 7.81±2.92*6.91±3.55* 28.87±5.57 21.28±6.27 17.02±5.48 16.13±5.46*11.04±5.25 6.42±4.28 5.58±4.33恢復期 4.75±3.26 3.64±2.86 30.23±6.38 18.94±5.25 18.43±6.33 12.66±5.29 11.09±4.25 6.60±3.29 5.00±3.15對照組 30 5.13±3.12 4.27±2.97 27.10±7.50 20.63±6.71 15.83±4.91 11.23±3.59 12.07±5.38 7.73±4.29 5.67±3.11 F 值14.521 15.250 2.343 2.105 2.098 10.895 0.487 1 4 0.630.168 0.464 P值 0.000 0.000 0.100 0.126 0.127 0.000 0.616 0.31

2.2 急性腦梗死患者發病早期不同NIHSS評分組的S譜值比較 急性腦梗死患者發病早期，NIHSS評分≥7分組 Glu、EXC、INH活動與＜7分組比較，差異均有統計學意義 (P＜0.05);兩組其他神經遞質活動比較，差異均無統計學意義(P＞0.05，見表2)。

2.3 急性腦梗死患者發病早期不同梗死范圍組的S譜值比較梗死范圍≥2 cm×2 cm×2 cm組中 Glu、ACh、EXC、NE、DA、INH活動與＜2 cm×2 cm×2 cm組比較，差異均有統計學意義 (P＜0.05);兩組其他神經遞質活動比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05，見表3)。

2.4 急性腦梗死患者發病早期不同梗死部位組與對照組的S譜值比較 急性腦梗死患者發病早期幕上組中 GABA、Glu、EXC活動與對照組比較，差異均有統計學意義 (P＜0.05)，幕上基底核組DA與對照組比較，差異有統計學意義 (P＜0.05);幕下組GABA、Glu、5－HT、EXC、NE活動與對照組比較，差異均有統計學意義 (P＜0.05);幕上、幕下組其他神經遞質活動與對照組比較，差異均無統計學意義 (P＞0.05，見表4)。

表2 急性腦梗死患者發病早期不同NIHSS評分組S譜值比較 ()Table 2 Comparison of the results of supra－slow system between groups with different NIHSS scores

表2 急性腦梗死患者發病早期不同NIHSS評分組S譜值比較 ()Table 2 Comparison of the results of supra－slow system between groups with different NIHSS scores

NIHSS評分 例數GABA Glu AChR 5－HT ACh EXC NE DA INH≥7分組 18 8.78 ±2.39 8.33 ±2.93 29.50±4.55 22.28±5.87 18.61±5.32 19.44±4.67 10.56±4.54 7.67 ±5.09 3.61±3.29＜7分組 35 7.31 ±3.07 6.29 ±3.32 28.54±6.07 20.77±6.49 16.20±5.45 14.43±5.09 11.29±5.62 6.51 ±4.18 6.40 ±4.61 t 83 －2.280 P值 0.083 0.032 0.559 0.413 0.130 0.001 0.636 0.3值1.765 2.208 0.589 0.825 1.538 3.492 －0.476 0.8 81 0.027

表3 急性腦梗死患者發病早期不同梗死 (梗死)范圍組S譜值比較 ()Table 3 Comparison of the results of supra－slow system between groups with different infarction sizes

表3 急性腦梗死患者發病早期不同梗死 (梗死)范圍組S譜值比較 ()Table 3 Comparison of the results of supra－slow system between groups with different infarction sizes

梗死范圍 例數GABA Glu AChR 5－HT ACh EXC NE DA INH≥2 cm×2 cm×2 cm組 15 7.73±2.76 8.87±2.61 29.80±6.27 22.87±7.74 20.13±6.22 19.53±6.86 8.07±5.16 4.13±3.253.27±2.66＜2 cm×2 cm×2 cm組 38 7.84±3.01 6.24±3.29 28.50±5.32 20.66±5.59 15.79±4.69 14.79±4.19 12.21±4.86 8.00±4.47 6.32±4.65 t .039 －2.381 P值 0.904 0.008 0.449 0.252 0.008 0.022 0.008 0值－0.121 2.764 0.762 1.158 2.763 2.499 －2.748 －3.004 0.021

表4 急性腦梗死患者發病早期不同梗死 (梗死)部位組與對照組S譜值 ()Table 4 Comparison of the results of supra－slow system between groups with different infarction locations

表4 急性腦梗死患者發病早期不同梗死 (梗死)部位組與對照組S譜值 ()Table 4 Comparison of the results of supra－slow system between groups with different infarction locations

注:與對照組比較，*P＜0.05

梗死部位 例數GABA Glu AChR 5－HT ACh EXC NE DA INH對照組 30 5.13±3.12 4.27±2.97 27.10±7.50 20.63±6.71 15.83±4.91 11.23±3.59 12.07±5.38 7.73±4.295.67±3.11幕上組非基底核組 20 7.30±3.08* 6.60±3.52* 29.85±4.20 24.00±5.64 17.15±5.91 16.00±5.58*12.70±4.76 7.05±4.96 6.00±5.04基底核組 20 8.20±2.73* 7.10±3.04* 26.90±6.42 22.50±5.35 18.25±5.37 15.85±5.99*11.70±5.83 4.10±2.92* 4.00±3.13幕下組 13 8.00±3.05* 7.38±3.59* 30.38±5.55 15.23±4.53* 14.92±4.66 16.77±4.73* 7.46±3.23* 9.00±3.16 6.85±4.63 F 3 1.622 P值 0.002 0.005 0.202 0.001 0.251 0.001 0.027 0.00值5.382 4.694 1.575 6.456 1.392 6.417 3.235 4.83 4 0.191

3 討論

腦超慢漲落圖技術可以分離出隱藏在原始腦波中的超慢漲落信息，包括1～255條譜線，分別稱為 S1、S2、S3……S255，屬于mHz級超慢振蕩范圍。S譜線的漲落與腦內神經化學活動有密切的聯系?，F已破譯出以下幾種神經化學物質的密碼:S1反映GABA、S2反映Glu、S3系反映AchR、S4系反映5－HT、S5系反映ACh、S6系反映EXC、S7系反映NE、S11系反映DA、S13系反映INH［4］。腦超慢漲落圖技術為本研究提供了在完全自然和絕對無創的條件下獲得急性腦梗死患者腦內神經遞質活動信息的新方法。

本研究發現急性腦梗死發病早期，腦內神經遞質活動情況復雜多樣，其中GABA、Glu、EXC活動增強，在大面積梗死組中ACh活動增強;大面積梗死組中INH、幕上基底核組中DA及幕下組中5－HT、NE活動減弱。生理狀態下，腦內神經遞質活動受神經遞質的合成、釋放、降解、再攝取過程及神經結構 (包括神經元、神經纖維、突觸結構完整性)的影響，其中任何一環節的破壞都可能影響到神經遞質的活動。發病早期，多種神經遞質活動增強可能與以下3個方面有關: (1)腦組織缺血、缺氧，神經元能量代謝障礙，離子泵功能紊亂，細胞內外離子梯度失衡，均可導致神經元自動去極化，引起神經末梢中神經遞質的自發釋放;也可以導致細胞水腫，細胞膜完整性破壞引起神經遞質的泄露［5］。(2)腦缺血時還可能抑制神經遞質的再攝取及相關酶的降解過程。有研究表明腦組織缺血、缺氧時，膠質細胞膜上的Glu轉運體功能障礙，不僅能抑制Glu由細胞外轉入細胞內，還能逆轉Glu由細胞內轉入細胞外［6］。腦梗死時，梗死灶中心及周圍生化的改變可能影響酶的活性，使主要依賴于相關酶水解而滅活的神經遞質在細胞外中的降解過程減弱。(3)正常情況下神經遞質對神經元的興奮和抑制作用處于協調統一狀態，腦梗死發病早期，機體為了維持神經元的興奮與抑制平衡，可能通過反射引起某些神經遞質的活動增強。以上3個方面均有可能導致突觸間隙中神經遞質的濃度增加，并向周圍組織擴散，與其受體飽和、作用時間延長致使神經遞質功能活動增強。其中某些神經遞質活動減弱，可能主要為缺血性腦損傷對其神經結構破壞嚴重，如神經元的破壞使神經遞質的合成減少，神經纖維的破壞影響神經沖動的傳導致使神經遞質釋放減少，突觸結構的破壞使神經遞質與突觸后受體功能性的結合障礙，這些因素都有可能使神經遞質活動減弱。

腦梗死時神經遞質的活動情況受發病時期、病情程度、梗死范圍及梗死部位影響。本研究結果顯示，發病早期變化最明顯的為GABA、Glu、EXC，此3種神經遞質活動均增強，恢復期時活動恢復至正常。考慮此3種神經遞質在大腦內分布廣泛，含量豐富，易受到缺血性腦損傷的影響。在腦組織缺血模型中有研究者檢測到皮質、下丘腦、海馬等多部位的細胞外液中Glu、GABA水平升高［7－9］，支持本研究結果中發病早期GABA、Glu活動增強。其中EXC為何種物質并不明確，還有待進一步研究。急性腦梗死發病早期，此3種物質活動變化靈敏，同時增強，對于臨床早期腦梗死的診斷可能具有重要意義。本研究中Glu、EXC、INH的活動變化與病情程度有關。病情越重Glu、EXC活動越強，INH活動減弱，表明腦梗死病情重者，大腦的興奮、抑制功能失調，大腦處于強興奮狀態，抑制功能反而減弱。有研究者利用微透析技術檢測到左側大面積腦梗死患者右側半球細胞外液中Glu水平隨著病情加重持續升高［10］。另一研究者發現腦梗死患者腦脊液中Glu濃度的升高與腦梗死病情及梗死面積顯著相關［11］。本研究利用腦超慢漲落圖技術不僅觀察到腦梗死病情越重，Glu活動越強，同時觀察到EXC活動也明顯增強，而INH活動受到抑制，3者的變化在臨床中對于了解腦梗死時大腦的興奮抑制狀態從而判斷病情變化可能有一定的價值。本研究中 Glu、EXC、INH、ACh、NE、DA的活動與腦梗死范圍的大小有關。大范圍腦梗死時，患者病情重，大腦興奮、抑制失衡，Glu、EXC活動增強，INH活動減弱。同時大范圍腦梗死影響到ACh、NE、DA的活動，表現為ACh活動增強，NE、DA活動減弱，這可能與3者神經元胞體的數量、分布和神經纖維的走行、投射部位及密度有關。大面積腦梗死時可能對NE、DA神經結構的破壞相對較重，表現為活動減弱，而對ACh神經結構破壞相對較輕，受缺血性腦損傷的影響表現為活動增強。上述Glu、EXC、INH、ACh、NE、DA活動的變化可能對于臨床中腦梗死范圍大小的判斷具有指導意義。本研究還發現DA、5－HT、NE與腦梗死的特定部位有關。基底核腦梗死時，DA活動降低，可能主要破壞DA的突觸結構，影響DA與突觸后受體的結合和作用。幕下腦梗死時，5－HT、NE活動減弱。這兩種神經元主要位于腦干，分布較聚集、數量較少。有研究者發現腦缺血時中縫背核神經元內5－HT減少［12］。本研究中幕下腦梗死時對5－HT、NE神經結構的破壞性大或對其功能抑制嚴重，導致神經遞質活動減弱。由此可知單胺類神經遞質的活動對于判斷腦梗死的特定部位有一定參考意義。

綜上所述，利用腦超慢漲落圖技術觀察到急性腦梗死患者腦內神經遞質受缺血性腦損傷的影響活動情況復雜多樣。其中Glu、GABA、EXC在腦梗死發病早期活動變化均明顯增強。病情越重Glu、EXC的活動越強，INH活動減弱。梗死范圍越大Glu、EXC的活動越強，INH活動減弱，同時ACh活動增強，NE、DA活動減弱。單胺類神經遞質中DA在基底核組中活動減弱，5－HT、NE在幕下組中活動減弱。觀察上述神經遞質的變化對于了解腦梗死的發病階段、病情嚴重程度、梗死灶范圍的大小及梗死灶的部位具有一定的臨床意義。

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