鎂離子濃度的改變致腦出血后腦水腫形成的作用機制

王 闖黃晶晶

鎂離子濃度的改變致腦出血后腦水腫形成的作用機制

王 闖1黃晶晶2

腦水腫形成的病理過程十分復雜，其中膠質(zhì)細胞和神經(jīng)細胞的氧化損傷、代謝障礙、離子泵失調(diào)導致鉀、鈉、鈣、鎂等離子代謝及交換障礙均可造成細胞毒性腦水腫的發(fā)生。目前國內(nèi)關于鎂離子（Mg2+）水平改變與腦水腫形成關系的相關報道少見，本文就鎂離子參與腦水腫形成的可能機制進行闡述。

鎂離子；腦水腫；發(fā)病機制

腦出血（intracerebral hemorrhage,ICH）是指非外傷性原發(fā)性腦實質(zhì)內(nèi)出血，嚴重威脅著人類身體健康。而腦出血后腦水腫的發(fā)生及持續(xù)存在是導致繼發(fā)性神經(jīng)損害的一個關鍵因素，關系到病情的發(fā)展變化。近些年關于鎂離子（Mg2+）在腦水腫的形成與發(fā)展過程中的作用日益受到人們的廣泛關注。

1 Mg2+對腦細胞能量代謝的影響

腦細胞的能量代謝紊亂不僅是細胞性腦水腫發(fā)生的基礎，同時也參與了血管源性腦水腫的發(fā)生發(fā)展。Mg2+作為酶的輔助因子參與蛋白質(zhì)、脂類及糖類的代謝，與氧化磷酸化反應相關酶系統(tǒng)的生物活性關系極為密切，Mg2+能激活磷脂酶，使ATP的有機磷酸基團發(fā)生水解、轉(zhuǎn)移、反應并參與細胞基質(zhì)的氧化磷酸化過程，與所有ATP參與的反應有關。Mg2+不僅是細胞呼吸酶系統(tǒng)及糖類代謝過程中不可或缺的輔助因子，也是蛋白質(zhì)、DNA和高能化合物合成的必需離子；Mg2+對神經(jīng)細胞損傷的修復、再生、維持細胞膜結(jié)構(gòu)的完整性及組織的抗氧化應激方面起著十分重要的作用。Mg2+的下降不僅可造成細胞多種能量代謝障礙、酶活性降低，而且線粒體內(nèi)缺Mg2+會使大量Ca2+聚集造成Ca2+超載，使線粒體腫脹、嵴斷裂等亞細胞結(jié)構(gòu)損壞和細胞氧化磷酸化脫偶聯(lián)，從而加重細胞能量代謝障礙[1]。因此，Mg2+在維持腦組織正常生理活動所需能量的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移、利用及儲存等過程中發(fā)揮著非常重要的作用。

2 Mg2+對細胞膜離子通透性的影響

細胞內(nèi)Mg2+的分布同K+類似，對Na+、K+、Ca2+等離子的跨膜轉(zhuǎn)運、維持細胞內(nèi)外及亞細胞水平各離子濃度，拮抗細胞內(nèi)Ca2+離子的超載，增強細胞膜的穩(wěn)定性等方面起著關鍵作用[2-3]。腦損傷或腦出血后，細胞內(nèi)K+丟失的同時常伴有Mg2+濃度降低。通常情況下，Mg2+一方面可激活Na+-K+泵，使細胞外K+重新泵入細胞內(nèi)，保持細胞內(nèi)持續(xù)的高K+狀態(tài)，同時使細胞內(nèi)Na+外流；此外Mg2+通過Na+-Mg2+交換也促使一部分Na+外流，防止細胞內(nèi)Na+過多聚集。另一方面細胞外的Mg2+與Ca2+競爭結(jié)合位點，天然拮抗Ca2+的內(nèi)流；還能通過Mg2+-Na+交換來抑制Ca2+-Na+交換，從而減少Ca2+內(nèi)流，且細胞外Mg2+尚可直接通過Mg2+-Ca2+交換促使Ca2+的外流。而細胞內(nèi)Mg2+還能抑制線粒體對細胞外Ca2+的攝取，防止細胞內(nèi)Ca2+超載引起的線粒體腫脹損傷及腦組織繼發(fā)性損害[4]。總之，Mg2+的降低將影響細胞離子代謝的各個環(huán)節(jié)，導致細胞內(nèi)K+喪失，而Na+、Ca2+大量內(nèi)流，同時水進入細胞內(nèi)使腦細胞急性腫脹。

3 Mg2+對抗氧化作用的影響

鎂對抗自由基生成及抗氧化作用的機制尚不十分明確，有研究表明，Mg2+參與了自由基生成和清除過程中的許多酶反應。Mg2+能有效抑制腦外傷時活性氧（ROS）的上升和超氧化物歧化酶（SOD）的降低[5]。Mg2+對煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶（該酶能促使產(chǎn)生超氧根）的活性有抑制作用，從而減少氧自由基的產(chǎn)生。細胞外Mg2+減少時，會使花生四烯酸CoA合成酶的活性下降，從而減少花生四烯酸嵌入到膜磷脂中的量，使環(huán)氧酶對氨基酸的利用度增加，進而激活磷脂酶A2引發(fā)花生四烯酸代謝瀑布形成，產(chǎn)生大量氧自由基。另外，Mg2+的降低將使細胞內(nèi)Ca2+增加，導致黃嘌呤氧化酶大量產(chǎn)生，從而活化ATP酶使ATP過多分解，而ATP降解產(chǎn)物次黃嘌呤在黃嘌呤氧化酶催化下又產(chǎn)生各種自由基反應，導致膜的過氧化反應使膜結(jié)構(gòu)與功能遭到破壞。適量增加Mg2+可使上述各環(huán)節(jié)自由基的生成減少，防止脂質(zhì)過氧化造成的細胞膜結(jié)構(gòu)破壞和細胞內(nèi)離子的內(nèi)環(huán)境改變[6]。

此外，鎂在拮抗興奮性氨基酸對細胞的神經(jīng)毒性、阻滯Ca2+過多進入細胞內(nèi)、對抗血管痙攣、增加腦血流、抑制單胺類神經(jīng)遞質(zhì)過度釋放等方面起著不可替代的作用。Vink等[7]應用31P磁共振分光技術來測量實驗性腦損傷后神經(jīng)細胞以及腦組織中Mg2+的含量變化，發(fā)現(xiàn)顱腦損傷后腦組織神經(jīng)細胞中游離Mg2+的含量明顯下降，且在受傷腦區(qū)腦組織內(nèi)Mg2+含量下降最顯著，而且Mg2+下降程度和腦損傷程度明顯呈負相關性，即損傷越嚴重Mg2+濃度降低愈加明顯。

以上這些方面充分說明了Mg2+在腦出血后細胞性腦水腫的病理發(fā)展過程中起著非常重要的作用。從而聯(lián)系臨床實際，可以考慮采用鎂劑治療和控制腦出血后的腦水腫的發(fā)生和發(fā)展。當然，鎂劑的應用和治療效果還需做大量的臨床和動物實驗來證明。

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[2] Vander Hel WS,Van den Bergh WM,Nicolay K,et al. Suppression cortical Spreading depressions after magnesium treatment in the Rat[J]. Neuroreport,2006,9(10):2177-2182.

[3] Vink R,Heath DL,Mclntosh TK,et al.Acute and prolonged alterations in brain free Magnesium following fluid percussioninduced brain trauma in rats[J].Neurochem,1996,66(6):2477-2483. [4] Lemke M, Faden AI. Edema development and ion changes in rat spinal cord after impact trauma: injury dose-response studies[J].J Neurotrau-ma,2010,7(1):41-54.

[5] Lawrence A,Steven C,Sean M,et al.Maguesium reduces free radicals in a in vivo coronary occlusionreperfusion model[J]. JAm Coll Cardiol,2004,3(9):536-539.

[6] Nigam S,Averdunk R,unther T.Alteration of prostanoid metabolism in rats with magnesium deficiency[J].Prostag Landins Leukot Med, 2006,23(1):1-10.

[7] Vink R,mclntosh TK,Demdeiuk P,et al.Decline inintra cellular free Mis assoeiated with irreversible tissue injury after brain trauma[J].J Biol Chern,2008,26(2):757-761.

R722.15＋1

A

1673-5846(2014)08-0287-02

1牡丹江醫(yī)學院紅旗醫(yī)院，黑龍江牡丹江 157011

2牡丹江紅旗醫(yī)院感染科，黑龍江牡丹江 157011

王闖，醫(yī)學碩士

黃晶晶，醫(yī)學碩士。E-mail：youya_1984@126.com