常小麗 黃慧玲 李曉茜 莫麗冬
急性顱腦創(chuàng)傷(TBI)后顱內(nèi)發(fā)生急性病理生理改變。TBI后應激水平的急劇下降,直接影響到傷者的生命和生存質(zhì)量。突然的外部打擊損傷會導致顱內(nèi)壓升高、腦代謝受干擾和內(nèi)環(huán)境的失衡;細胞結(jié)構(gòu)損傷、離子通透性改變等。?;撬崾菑V泛存在于人及哺乳動物組織細胞內(nèi)的非必需氨基酸,以腦、心臟、視網(wǎng)膜含量最高。牛磺酸對肝臟、心臟的保護作用國內(nèi)外報道很多,但對調(diào)節(jié)顱腦創(chuàng)傷后腦組織代謝紊亂的報道少見。本研究旨在了解?;撬釋δX創(chuàng)傷后大鼠腦組織能量代謝情況的影響。
1.1 實驗動物及分組 健 康雄性SD大鼠30只,清潔級,購自北京軍事醫(yī)學科學院實驗動物中心,體質(zhì)量(300±20)g,動物購回后在天津市環(huán)湖醫(yī)院神經(jīng)外科研究所動物室飼養(yǎng)1周,無異常后使用。將SD大鼠隨機分為假手術(shù)(sham)組、腦創(chuàng)傷(TBI)組及牛磺酸治療(TAU)組,每組10只。
1.2 主要儀器及試劑 鼠 腦立體定位儀(西安萬東儀器有限公司),液壓打擊儀(弗吉尼亞大學,USA),MD2200型微透析探針(美國BAS公司);微注射泵(美國Bioanalytical Systems公司);CMA600全自動生化分析儀(瑞典CMA公司);牛磺酸購自美國Sigma公司,人工腦脊液(自制)。
1.3 動物模型制備 T BI組和TAU組動物用液壓打擊儀制造左側(cè)腦創(chuàng)傷模型。實驗動物用10%水合氯醛(3 mL/kg)經(jīng)腹腔麻醉,將頭部固定于鼠腦立體定位儀上,備皮消毒,頭皮正中切口2 cm,剝離骨膜,暴露顱骨,在大腦前囟后4.5 cm,矢縫旁左側(cè)2.5 cm處鉆孔,孔直徑約5 mm,在液壓打擊儀上打擊造成重度腦創(chuàng)傷,打擊力度為1.82×105Pa。sham組不進行打擊,其他手術(shù)處理同TBI組和TAU組。造模成功后即刻從尾靜脈給藥,TAU組給予牛磺酸(200 mg/kg),每日1次,sham組和TBI組給予相同體積的生理鹽水,各組于每日同一時間給藥,連續(xù)7 d。
1.4 微透析及標本測定 分 別于傷后1~3 h、22~24 h和7 d搜集微透析液。微透析針使用前用人工腦脊液浸泡24 h。使用前測定微透析針的回收率(透析標準品1 h,用CMA600測定各指標濃度,與標準品原濃度之比即為回收率)。將微透析針固定于海馬CA1區(qū)(前囟后4.20 mm,左側(cè)中線旁開2.00 mm,皮質(zhì)下3.5 mm),用微量注射泵持續(xù)灌注人工腦脊液,灌注速度為1 μL/min,連續(xù)搜集透析液3 h,搜集管每小時更換1次,用CMA600全自動生化分析儀及配套試劑盒測定腦組織間液葡萄糖、乳酸、甘油、丙酮酸,并計算每份標本的乳酸與丙酮酸比值(L/P)。
1.5 統(tǒng)計學處理 采 用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件,結(jié)果采用均數(shù)±標準差(±s)表示。3組均數(shù)的比較用單因素方差分析,組間多重比較用LSD-t法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 葡萄糖含量比較 在損傷后7 d內(nèi),3組葡萄糖含量差異無統(tǒng)計學意義;TBI組的葡萄糖含量隨時間的推移而升高,22~24 h、7 d與1~3 h比較差異有統(tǒng)計學意義(P分別為0.039和0.026),見表1。
2.2 乳酸含量比較 TBI組的乳酸含量在各時點均高于sham組;TAU組在損傷后7 d時較1~3 h時乳酸含量降低,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.009),與sham組22~24 h時差異無統(tǒng)計學意義,見表2。
2.3 ?;撬釋δX組織間液甘油含量的影響 TBI后甘油含量升高,但1~3 h、22~24 h各組間比較差異無統(tǒng)計學意義。TAU組7 d時降低較明顯,與TBI組比較差異有統(tǒng)計學意義(P=0.009),與Sham組比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.330),見表3。
Table 1 Comparison of the effect of taurine on the level of glucose after traumatic brain injury between three groups表1 ?;撬釋BI后腦組織間液葡萄糖含量影響比較(n=10,mmol/L±s)
Table 1 Comparison of the effect of taurine on the level of glucose after traumatic brain injury between three groups表1 ?;撬釋BI后腦組織間液葡萄糖含量影響比較(n=10,mmol/L±s)
F1為同一時段不同組間的比較,F(xiàn)2為同組中不同時段的比較;*P<0.05,**P<0.01;表2~5同
組別Sham組TBI組TAU組F1 1~3 h 2.02±0.23 1.62±0.65 1.88±0.47 1.116 22~24 h 2.42±0.44 2.19±0.42 2.57±0.83 0.840 7 d 2.36±0.29 2.27±0.41 2.58±0.36 1.376 F2 0.200 3.615*3.520
Table 2 Comparison of the effect of taurine on the level of lactic acid after traumatic brain injury between three groups表2 ?;撬釋BI后腦組織間液乳酸含量影響比較(n=10,mmol/L,±s)
Table 2 Comparison of the effect of taurine on the level of lactic acid after traumatic brain injury between three groups表2 ?;撬釋BI后腦組織間液乳酸含量影響比較(n=10,mmol/L,±s)
組別Sham組(1)TBI組(2)TAU組(3)F1 P(1)∶(2)(1)∶(3)(2)∶(3)1~3 h 1.80±0.66 4.04±1.44 3.18±0.52 11.107**<0.001 0.008 0.090 22~24 h 1.62±0.84 4.95±2.12 2.58±0.91 11.093**<0.001 0.163 0.004 7 d 1.62±0.38 2.91±0.51 2.16±0.23 19.533**<0.001 0.022 0.003 F2 0.200 2.811 4.448*
Table 3 Comparison of the effect of taurine on the level of glycerol after traumatic brain injury between three groups表3 ?;撬釋BI后腦組織間液甘油含量影響比較(n=10,mmol/L ±s)
Table 3 Comparison of the effect of taurine on the level of glycerol after traumatic brain injury between three groups表3 ?;撬釋BI后腦組織間液甘油含量影響比較(n=10,mmol/L ±s)
組別Sham組TBI組TAU組F1 1~3 h 33.76±13.84 46.78±12.92 38.62±14.64 1.666 22~24 h 29.86±14.76 38.07±9.93 28.80±8.80 0.927 7 d 33.48±6.44 42.11±11.14 29.15±4.89 4.506*F2 0.199 0.938 1.892
2.4 ?;撬釋δX組織間液丙酮酸含量的影響 TBI組和TAU組傷后1~3 h丙酮酸下降明顯,與sham組比較差異有統(tǒng)計學意義(P分別為<0.001和0.004),3組間22~24 h和7 d時丙酮酸含量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。22~24 h丙酮酸基本恢復正常,7 d時又進一步恢復,見表4。
2.5 對腦組織間液L/P的影響 TBI組1~3 h內(nèi)L/P明顯升高,22~24 h明顯下降,7 d時又進一步降低,但與同時間點sham組比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。TAU組的L/P隨時間的變化趨勢與TBI組相同,但各時間段數(shù)值均顯著小于TBI組,見表5。
Table 4 Comparison of the effect of taurine on the level of pyruvic acid after traumatic brain injury between three groups表4 ?;撬釋BI后腦組織間液丙酮酸含量影響比較(n=10,mmol/L s)
Table 4 Comparison of the effect of taurine on the level of pyruvic acid after traumatic brain injury between three groups表4 ?;撬釋BI后腦組織間液丙酮酸含量影響比較(n=10,mmol/L s)
P為與同組內(nèi)1~3 h比較
組別Sham組TBI組TAU組F1 1~3 h 51.21±21.43 18.77±7.36 28.86±4.86 10.331**22~24 h 52.03±20.81 43.97±8.45 44.29±13.06 0.655 P 0.927<0.001 0.003 7 d 51.12±5.77 48.08±5.98 50.39±6.42 0.500 P 0.991<0.001<0.001 F2 0.006 29.826**10.829**
Table 5 Comparison of the effect of taurine on the ratio of lactate/pyruvate after traumatic brain injury between three groups表5 牛磺酸對TBI后腦組織間液L/P的影響比較(n=10,±s)
Table 5 Comparison of the effect of taurine on the ratio of lactate/pyruvate after traumatic brain injury between three groups表5 牛磺酸對TBI后腦組織間液L/P的影響比較(n=10,±s)
P1為各時點不同組間的比較,P2為同一組不同時點的比較
組別Sham組(1)TBI組(2)TAU組(3)F1 P1(1)∶(2)(1)∶(3)(2)∶(3)1~3 h 35.76±17.19 236.88±7.36 111.64±18.13 23.562**<0.001 0.016<0.001 22~24 h 30.51±23.73 108.98±29.75 60.55±16.99 18.393**<0.001 0.023 0.001 P2 0.605<0.001<0.001 7 d 31.82±7.33 62.91±13.66 44.91±6.54 19.025**<0.001 0.023 0.004 P2 0.691<0.001<0.001 F2 0.145 19.864**37.361**
腦創(chuàng)傷后,由于細胞完整性和腦組織的缺血缺氧損害,腦部糖酵解增強,乳酸含量會增加。甘油是通過糖酵解反應或甘油磷酸脂膜被磷酸激酶降解而來,其濃度升高意味著脂肪降解和腦細胞膜損傷。當腦組織沒有足夠的能量供給細胞時,細胞穩(wěn)態(tài)失衡,細胞壁遭到破壞,從而使細胞膜降解,釋放到細胞間液的甘油增多[1]。Lakshmanan等[2]用微透析技術(shù)收集重型腦創(chuàng)傷患者腦組織間液標本,結(jié)果鑒定出的蛋白大部分是細胞結(jié)構(gòu)蛋白和血液中的蛋白,一小部分是線粒體蛋白,表明腦創(chuàng)傷后細胞結(jié)構(gòu)、微血管結(jié)構(gòu)遭到破壞。丙酮酸由葡萄糖的無氧酵解反應產(chǎn)生,在缺氧或無氧狀態(tài)下則由乳酸脫氫酶催化形成。乳酸和丙酮酸的變化均受微透析膜回收率的影響,而L/P則去除回收率的影響,是能量代謝可靠的指標。?;撬峋哂芯S持細胞內(nèi)外滲透壓平衡,清除氧自由基[3],抗脂質(zhì)過氧化損傷,調(diào)節(jié)細胞鈣穩(wěn)態(tài),直接膜穩(wěn)定等作用。有研究報道,在小鼠飼料中添加牛磺酸,具有抗抑郁和調(diào)節(jié)神經(jīng)的功能[4]。本研究發(fā)現(xiàn),腦創(chuàng)傷后,腦組織葡萄糖和丙酮酸含量下降,乳酸、甘油含量增加,?;撬嶂委熀螅X組織的葡萄糖和丙酮酸含量均有不同程度的增加,乳酸和甘油含量均有不同程度下降,表明?;撬崮苡行У馗纳苽蟠x紊亂,保護腦組織正常生理功能。
?;撬釋Υx的調(diào)節(jié)機制可能有以下幾點:(1)膜穩(wěn)定作用。劉宇等[5]研究顯示?;撬崮芙档脱逯斜彼徂D(zhuǎn)氨酶(ALT)和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)含量,有效地保護肝臟細胞膜免于受損。如果細胞膜結(jié)構(gòu)遭到破壞,也就無法進行正常的物質(zhì)代謝。因此?;撬岬哪し€(wěn)定作用對抵抗細胞的各種損傷是極為有利的。(2)抗氧化作用。?;撬嶙钪饕纳碜饔檬强寡趸瘬p傷作用,?;撬岱肿又械陌被c氧化劑結(jié)合,從而阻止了氧化作用的發(fā)生。另外?;撬峥芍苯舆M入細胞膜,穩(wěn)定細胞的脂質(zhì)成分,從而抵制氧化劑的攻擊。筆者之前的研究中也發(fā)現(xiàn),?;撬崮苡行У乇Wo腦組織線粒體的膜結(jié)構(gòu),改善腦創(chuàng)傷后細胞的能量供應[6]。上述作用也可能是?;撬嵴{(diào)節(jié)腦創(chuàng)傷后代謝紊亂的兩個重要因素。
[1]Presciutti M,Schmidt JM,Alexander S.Neuromonitoring in inten?sive care:focus on microdialysis and its nursing implications[J].J Neurosci Nurs,2009,41(3):131-139.
[2]Lakshmanan R,Loo JA,Drake T,et al.Metabolic crisis after trau?matic brain injury is associated with a novel microdialysis proteome[J].Neurocrit Care,2010,12(3):324-336.
[3]Piao S,Cha YN,Kim C.Taurine chloramine protects raw 264.7 mac?rophages against hydrogen peroxide-induced apoptosis by increas?ing antioxidants[J].J Clin Biochem Nutr,2011,49(1):50-56.
[4] Murakami T,Furuse M.The impact of taurine-and beta-ala?nine-supplemented diets on behavioral and neurochemical parame?ters in mice:antidepressant versus anxiolytic-like effects[J].Amino Acids,2010,39(2):427-434.
[5]劉宇,騫憲忠,梁瑞峰,等.?;撬釋Ω伟┐笫蟾渭毎Wo機制的研究[J].世界中西醫(yī)結(jié)合雜志,2009,4(3):166-168.
[6]常小麗,黃慧玲,莫麗冬,等.?;撬釋χ匦惋B腦創(chuàng)傷大鼠腦線粒體呼吸功能的影響[J].中華外科雜志,2010,48(6):466-467.