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发表论文
作者: 霍妍 李宁
题目: 高压氧对重型颅脑损伤的保护作用及机制研究进展
刊名: 重庆医学
时间: 2005
期数: 2005(05)

-               高压氧对重型颅脑损伤的保护作用及机制研究进展

-                             1 综述,李 2  审校

1. 第三军医大学学员旅2队,4000382. 第三军医大学新桥医院高压氧科,重庆 400037

-              

关键词:高压氧;重型颅脑损伤;进展  

中图分类号:             文献标识码:        文章编号:1671-8348200505-0-0  

高压氧疗法是指在高于大气压的环境中吸氧,增加了血中物理溶解氧,可改善机体对氧的摄取和利用,使血氧含量增加,血氧分压增高,氧弥散到组织的能力增强,从而改善组织的微循环和有氧代谢,使组织获得大量氧气,因此临床上将高压氧疗法用于重型颅脑损伤。大量的动物试实验和临床研究资料军表明高压氧治疗对重型颅脑损伤具有保护作用。本文就高压氧疗法对重型颅脑损伤的保护作用及治疗机制的研究进展作一综述。

重型颅脑损伤继发性脑缺血,缺氧所致的脑水肿,颅内压增高是影响康复和生存质量的主要原因。高压氧作为一种重型颅脑损伤治疗手段应用于动物实验和临床研究以有几十余年的历史。大量的文献资料表明高压氧可降低重型颅脑损伤的伤残率和病死率。

1  HBO的定义

HBO指在高于大气压的环境中吸氧,增加了血中物理溶解氧,可改善机体对氧的摄取和利用,使血氧含量增加,血氧分压增高,氧弥散到组织的能力增强,从而改善组织的微循环和有氧代谢,使组织获得大量氧气,改善全身缺氧的状况,因而被用于临床上广泛应用。

2  HBO对脑血流量的影响

高压氧治疗利用物理学原理,采用物理疗法,提高人体动脉血氧分压和氧含量。提高动脉血中载氧能力,增加毛细血管和组织间的氧分压差,加快血中氧向组织的弥散速度以改善组织缺氧状态,和利用高压环境,高浓度氧的物理效应来达到治疗疾病的目的。

2.1  有临床实验采用三维经颅多普勒仪对脑底动脉血流动力学做了观测,32例脑部疾病患者与健康成人比,入舱前脑血流速度与健康成人比有程度不同的减慢。治疗后第一次出舱后脑血流速度加快的有28例(87.5%)其中2小时后恢复至入舱前血流状态的仅有九例(32.14%),而30例正常健康人出舱后血流均加快且于2小时后恢复正常。这表明血流状态变化与血流学无关。        

2.2  Lamberstsen[1]发现高压氧使脑血管阻力增加,血流量减少是由于高压氧下通气过度,CO2分压降低所致,但由于高压氧使血流中氧含量显著增加,因此就总体而言脑组织含氧量仍是增加的。近年来证明高压氧下颈动脉血流量减少,而椎动脉血流量反而增加。同样,大脑后动脉及基底动脉的研究资料说明[2]高压氧提高大脑后动脉和基底动脉的血流速度,降低血管阻力。这可能是由于高压氧使血氧含量增加,促进成纤维细胞的转化,使毛细血管迅速再生,建立侧枝循环,减少组织出血及渗出,减轻局部水肿,改善脑内微循环。

2.3  高压氧对脑血管有双重影响最初是血管收缩,接着是血管扩张,长期暴露与高压氧下会使血管的收缩作用消失。但Beam[3] 认为高压氧下脑血管是局部反应,是一种调节机制,正常部位的血管收缩,血流量减少,而受损部位血流量并不减少,从而达到高压氧对脑血流量的调节, 高压氧治疗能明显增加血氧浓度,使氧的有效弥散范围夸大,毛细血管端的氧分压提高,改善脑缺血缺氧状态,减轻脑水肿和降低颅内压,增加血脑屏障的通透性,加速组织修复,改善脑微循环,缓解脑血管痉挛,使流速及血流阻力明显降低,改善脑血供。

3  HBO对内皮素含量的影响

   脑损伤后神经组织存在缺血缺氧,而缺氧能促进血管细胞分泌内皮素[4]

内皮素是长效缩血管物质,有实验[5]证明颅脑损伤早期血浆中内皮比非颅脑损伤组及正常人明显升高,且损伤越严重,内皮素水平越高,而恢复期内皮素含量明显下降,说明了内皮素参与了颅脑损伤早期脑血管痉挛和缺血性脑水肿的病理生理过程,但目前认为[6]在血浆内皮素升高的早期可能并不引起脑血管痉挛,因为内皮素可诱导内皮细胞释放舒张因子及前列腺素。损伤一段时间后,随着血管对内皮素的缩血管效应更敏感,内皮细胞合成舒张因子及前列腺素减少,血管舒缩机制失衡,血脑屏障破坏[7] 。上述各种因素综合作用下,内皮素作用于血管外膜引起血管收缩,形成脑血管的痉挛[8]

临床上缺少及时的内皮素抑制方法,但通过实验[9]100只健康Wlater大鼠利用自由落体原理制成重型颅脑损伤模型,随即分为创伤对照组和11天高压氧组,在824487296小时观察得出高压氧治疗通过纠正脑缺氧,在一定程度上抑制了内皮细胞产生释放内皮素。并有临床实验[10]表明HBO可以降低内皮素的量。由此说明HBO在此方面对重型颅脑损伤有一定的作用。

4  HBO对氧自由基的影响

氧自由基增多是创伤后脑水肿及神经细胞损伤的一个重要直接因素,缺血后的组织损害与氧自由基的产生有关,而再灌流时会产生大量氧自由基,加重组织的损害。[11]生成的氧自由基攻击细胞膜磷脂和不饱和脂肪酸,引起脂质过氧化反应,生成脂质过氧化物(malondiialdehydeMDA)。出血产生一些微量的铁离子,对脂质过氧化反应有强的催化作用,生成更多的MDA。加重细胞损伤。

4.1  早在1968Sukoff发现HBO对实验性脑水肿有保护作下用,有实验表明[12]HBO能清除MDA ,或抑制脂质过氧化反应,并且此实验提示,HBO对自由基的生成也有抑制作用,即HBO治疗在改善脑及全身缺氧状态的同时,并未增加氧自由基的产生;而相反的减少其产生并抑制脂质过氧化反应,减轻其对脑水肿和脑肿胀,因而对恢复脑细胞有氧代谢及生理功能有积极的作用。

4.2  高压氧对氧自由基的生成还是有争论的问题,普遍认为氧中毒的发生机理与自由基有关,机体暴露在高压氧下,体内氧张力增高,氧代谢量增多,则在体内产生的氧自由基也增多[13] [14],也就是说在重型颅脑损伤后的HBO治疗有可能会增加氧自由基,而造成进一步的损伤,但也有观点[15]虽高压氧环境下,体内氧自由基会增多,但高压氧治疗后,患者血中四种抗氧化酶的含量显著增高,似可表明高压氧能增强机体的抗氧化能力。机体在高压氧下氧分压提高,纠正了组织缺血缺氧状态,恢复正常的有氧代谢和生理功能;虽然会诱发氧自由基产生,但由于机体抗氧化能力的改善和加强,足以清除高压氧下增加的氧自由基及疾病所致的过多的自由基。

5  HBO对脑神经的影响

  HBO对脑外伤后神经功能的保护作用与多种因素有关(1HBO抑制脑组织损伤后内源性毒性产物的生成[16] [17] (2)HBO减轻缺血细胞膜上的离子泵损伤[18],使细胞内外的离子分布趋于正常状态,保持细胞膜的稳定,保护了细胞的结构和功能。有实验[19]有实验通过对犬的心脏骤停导致的缺氧提供了临床的和组织病理学方面的试验,研究心脏骤停和恢复(A/R)和神经学上的方法是通过麻痹大的犬遭受A/R,随机将实验动物分为HBO2ATA)和常规组(PO2=80~100mmHg1ATA)在24小时后在安乐死后在大脑新皮质层及海马区测得NDS。另外,测动脉和矢状窦的CBF,及大脑的D02c和氧的代谢率CMR02,并计算出,结果NDS:HBO35+/-14,常规组(54+/-15),P=0.028ErcHBO76/4%,常规组60/14D02cCMR02均减少大约50%。结论HBO可以抑制神经细胞死亡(坏死和凋亡)改善A/R对神经的结果,但这不是通过激活大脑氧化代谢活力增强。

   应用脑活素等药物治疗颅脑损伤是目前国内普遍采取的方法,它可激活脑细胞,改善脑供血及脑代谢。并有试验表明 [20],脑活素配合高压氧修复缺氧的脑组织,促进神经机能恢复比单纯应用脑活素的效果好。

6  HBObcl-2/bax的影响

Bcl-2/bax基因编码蛋白在调节细胞凋亡过程中起着重要的作用,bcl-2过表达可封闭凋亡,促进细胞存活,而bax增加可促进细胞凋亡,bcl-2广泛存在于大脑皮层,海马,小脑等组织中,有实验表明[21]观察到0.2MpaHBO预处理可诱导沙鼠的海马区bcl-2的表达,并且bcl-2的表达可能与缺氧耐受感应现象有关。在实验[22]HIE组在12小时时比HBO处理组bcl-2显著升高,但bax水平显著低于HIE组,但48小时后bcl-2bax均显著下降,此时HIE组的bax仍持续升高,提示HBO的抗凋亡作用可能是通过提高bcl-2抑制bax蛋白的表达,调节bcl-2/bax的比值实现的,以此减轻脑组织的损伤,对脑细胞起到保护作用。

7  HBO对重型颅脑损伤后持续植物状态(persistant vegetative state ,PVS)的恢复

7.1  PVS是重型颅脑损伤的表现,可因脑水肿使颅脑内压增高,大脑缺血引起大脑皮层广泛性损害所致,也可因脑疝、脑干损伤使脑干网状结构上行激活系统受累,患者不能维持觉醒状态而致。1996年我国急救医学会制定的P VS诊断标准[23]:(1)认知功能丧失,无意识活动,不能执行指令。(2)保持自主呼吸和血压。(3)有睡眠-醒觉周期。(4)不能理解和表达语言。(5)能自动睁眼或在刺激下睁眼。(6)有无目的性眼球跟踪运动。(7)丘脑下部及功能保存。(8)以上7项持续1个月以上。

7.2  对颅脑损伤后的持续植物状态,有实验[24]通过神经学上的诊断标准和新的记分系统表明:对于130PVSHBO治疗后的比未用HBO治疗的PVS有明显的恢复。这可能与以下机制有关(1 HBO能增加氧弥散半径并提高组织氧储量,PVS病人的脑损伤部,在坏死灶和正常组织间的“缺血半影区”的细胞仍存活,结构仍完整,只是功能障碍。研究表明[25]高压氧使大脑内毛细血管血氧增加。改善缺血半影区的缺氧状态,促进侧支循环的生成,使神经细胞功能得以恢复。(2)高压氧下脑血管收缩,减少脑血流量,减轻脑水肿,降低颅内压,打断脑缺氧——脑水肿之间的恶性循环,(3)高压氧可增加椎动脉血流量,增加脑干及网状激活系统的兴奋性,有利于改善醒觉状态[26]4)高压氧还可以促进侧枝循环,通过建立新的轴突联系,使神经功能得以恢复[27]5)高压氧还可降低血液粘滞度,减少血小板聚集,促进血块溶解吸收,改善微循环,有氧代谢旺盛,ATP生成增多,改善脑功能,加速觉醒。

随着高压氧医学的飞速发展,HBO对临床各科疾病的治疗越来越受到普遍关注,有许多极危重症及难治性疾病在HBO下得到了完全的康复。但Huang[28]等将原代培样的鼠皮质神经元放在0.5MpaHBO环境中,随暴露时间的延长,神经元的存活率下降。并且HBO也有中耳气压伤,气胸,脑血栓形成,肺水肿,视网膜中央动脉阻塞,急性气颅,急性心肌梗塞,机型氧中毒等[29],相反,也有实验[30]观察到虽然长期的暴露可使幼鼠海马毛细血管扩张和神经元超微结构的损伤,但这种损伤是可逆的, 停止HBO的治疗损伤可逐渐恢复。因此只要在HBO治疗过程中严格遵守操作规程,将治疗的压力和时间控制在规定的范围内,就可避免HBO的副作用,以使最大限度的发挥其治疗作用。

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