镁离子在创伤性脑损伤中的应用研究进展

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1、镁离子在创伤性脑损伤中的应用研究进展【摘要】镁离子是人体必需的阳离子，在脑组织内参与细胞多种重要的代谢活动。研究发现，Mg2+作为内源性保护因子通过多种机制在继发性脑损伤过程中起到保护作用；与创伤性脑损伤的伤情及预后密切相关；动物实验证明镁剂治疗创伤性脑损伤有明显疗效，但临床研究分歧较大。本文就近年来关于虺2+对脑损伤的生物学保护机制，Mg2+对创伤性脑损伤诊断和预后的评价作用以及治疗作用评价等方面的研究进展情况进行综述，旨在对今后的研究有所帮助。编辑。【关键词】镁离子；脑损伤继发性脑损伤是创伤性

2、脑损伤引起死亡和致残的重要原因之一。导致继发性脑损伤的确切机制还不清楚，但目前认为创伤后脑内神经生化及代谢的异常连锁反应可能是导致继发性脑损伤的主要原因。早在1988年，澳大利亚学者Vink等［1］利用磁共振波谱分析技术发现实验性脑损伤后脑组织及神经细胞内Mg2+含量明显下降，且下降程度和伤情呈正相关。此后，人们对Mg2+在脑损伤后的作用研究越来越多。近年来的动物和临床实验表明，Mg2+作为一种内源性保护因子在创伤后脑内异常连锁反应中起着重要作用。镁剂对创伤后继发性脑损伤有一定的保护作用。1镁离子

3、对脑损伤的生物学保护机制减轻急性能量代谢障碍细胞能量的急性缺乏几乎可诱导脑细胞生物合成的完全抑制。Mg2+在脑组织内参与细胞多种重要的代谢活动，如细胞糖酵解、氧化磷酸化、细胞呼吸、DNA、RNA和蛋白质合成等。Mg2+缺乏将导致细胞能量代谢障碍，引发脑水肿。钙超载是诱导线粒体通透性转换的主要因素，而MPT可导致线粒体膜通道的开放，膜电位的丧失及呼吸链的分离，使细胞内能量衰竭。MPT还能释放特异蛋白，激活细胞的程序性死亡。而Mg2+是Ca2+的天然拮抗剂，可防止线粒体内钙超载所致的线粒体损伤。脑损伤

4、后大鼠脑细胞线粒体Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶、Mg2+-ATP酶活性均明显下降，Ca2+、丙二醛含量增加，Mg2+含量及超氧化物歧化酶活性明显降低。Mg2+治疗后上述指标明显改善，说明虺2+可以改善脑损伤后线粒体酶活性，维持线粒体氧化磷酸化过程，保证ATP合成［2］o维持细胞膜的稳定，减轻钙超载脑损伤后钙超载是导致神经细胞死亡的共同途径。细胞外Mg2+通过与Ca2+竞争结合位点而抑制Ca2+内流，通过Mg2+、Na+交换而抑制Ca2+、Na+交换，进而阻止Ca2+内流。此外，Mg2

5、+还通过Mg2+、Ca2+交换促使细胞内过多的Ca2+外流，防止细胞内钙超载。Mg2+还可以维持细胞膜上Na+-K+-ATP酶的活性，进而维持神经细胞正常Na+、K+浓度梯度，稳定细胞膜，防止细胞水肿［3］。抑制兴奋性氨基酸的释放EAA引起的兴奋毒性作用有两个方面：Na+、Cl-、H20的内流，致神经元水肿；通过激活EAA受体，直接或间接启动电压依赖性Ca2+通道，Ca2+大量内流。Na+、Ca2+交换减弱及产生第二信使可使细胞内储存Ca2+释放增加，导致细胞内钙超载。这些因素是导致继发性脑损伤的

6、重要机制。作为中枢兴奋性递质的EAA含量低，主要储存于突触前末梢内。这些EAA以Ca2+依赖方式释放，与突触后膜的EAA受体结合从而发挥其生理功能。现已有两种EAA受体被发现，N-甲基-D-门冬氨酸受体和氨基-3-嶷基-5-甲基-4-异戊丙酸/红藻氨酸受体［4］。这两种受体的激活均会导致细胞内Ca2+的升高，导致细胞急性水肿、崩解及死亡。实验证明［5］,TBI早期EAA大量释放。镁剂可抑制早期EAA释放，达到脑保护作用。抑制脂质过氧化反应脑损伤后自由基介导的脂质过氧化反应增强是导致脑细胞水肿、变性

7、坏死的重要原因。低Mg2+时，依赖Mg2+的花生四烯酸合成酶的活性降低，在磷脂酶A的作用下，引发花生四烯酸代谢瀑布，产生大量自由基。另外，Mg2+缺乏可导致细胞内Ca2+增加，致黄嚓吟氧化酶大量产生，激活ATP酶使ATP分解，ATP分解合成的次黄嗥吟在黄嗥吟氧化酶作用下产生各种自由基反应，导致细胞膜的结构和功能破坏°Mg2+能通过多种机制阻断Ca2+内流,抑制自由基的形成，减轻脂质过氧化反应，防止细胞膜损害，减轻脑水肿。Altura等［6］研究发现，暴露在低镁环境中的犬血管平滑肌3h后MDA浓度就

8、上升，18~24h后升高到正常水平的:T12倍。且虺2+浓度越低，MDA水平就越高。给实验性脑损伤模型鼠Mg2+治疗能降低脑组织MDA的含量［7］。抑制神经元去极化脑组织缺血缺氧可导致急性能量代谢障碍，抑制膜Na+-H+-ATP酶的活性，导致神经元去极化，激活神经原T型和N型Ca2+通道，大量Ca2+内流，导致细胞破坏。另外，细胞外液中Mg2+可电压门控NMDA受体。细胞超极化时,NMDA受体通道完全被阻滞。细胞去极化时,Mg2+的阻滞作用逐渐减少并消失。研究发现［8］,经Mg2+