颅内压监测和脑氧监测在颅脑损伤中应用的研究进展

颅脑损伤（TBI）的发病率、致残率及病死率高。继发颅内亚（ICP）增高和脑缺血缺氧严重影响TBI病人的预后。与单纯ICP监测相比,ICP联合脑氧监测可更好地评估病人脑血流灌注及脑组织氧合情况,能为矫正病人脑氧代谢失衡提供及时、准确的依据。本文将简述TBI继发ICP增高和脑缺血缺氧的机制,并就近年来ICP监测和脑氧监测在TBI病人诊疗中单独及联合应用进展进行综述,以期为TBI病人的临床诊治及神经多模态监测研究提供参考。     

抑制NKCC1减轻小鼠创伤性脑损伤的研究

目的探讨钠．钾-氯共转运体1（Na＋-K＋-2C1-cotransporter1,NKCCl）抑制剂布美他尼处理（BT）对小鼠创伤性脑损伤（TBI）早期的脑保护作用及可能分子信号调控机制。方法成年雄性BALB／c小鼠54只,随机分为对照组,颅脑创伤组（TBI组）和布美他尼治疗组（B1Tr组）各18只,采用Mamarou加速性颅脑损伤方法制备小鼠TBI模型。采用HE染色法观察各组小鼠皮层损伤程度;利用神经功能学评分（NSS）进行神经功能学评分;干湿重法检测脑组织含水量;同时,Westernblot法检测磷酸化细胞外调节蛋白激酶（p-ERK）、细胞外调节蛋白激酶（ERK）蛋白的表达变化。结果与TBI组比较,BTT组皮层神经元损伤减轻,同时,BTT组小鼠神经功能学评分优于TBI组（P〈0．05）;TBI后12h,BTT组p-ERK的蛋白表达水平低于TBI组（P〈0．01）。结论抑制NKCC1的表达可能发挥重要的脑保护作用,而p-ERK可能参与NKCC1的信号调控机制。     

亚低温通过抑制AIF核转位改善大鼠颅脑损伤

目的 探讨亚低温对颅脑损伤（TBI）大鼠脑组织凋亡诱导因子（AIF）核转位的影响。方法 将36只成年雄性SD大鼠随机分为假手术组、TBI组、亚低温组，每组12只。采用控制性皮质撞击建立TBI模型，亚低温组大鼠给予亚低温处理。TBI后24 h，HE染色观察大鼠脑组织病理学变化；免疫组织化学方法检测大鼠脑组AIF的表达部位；免疫印迹法检测损伤脑组织线粒体和细胞核AIF、caspase-3的表达情况。结果 HE染色结果显示，TBI后，损伤侧脑组织可见沿灰白质界面的挫伤和出血，亚低温组挫伤和出血灶明显减轻。免疫印迹法检测结果显示，TBI后，损伤脑组织caspase-3表达量明显增加（P<0.01），细胞核AIF表达量明显增加（P<0.01），而线粒体AIF表达量明显降低（P<0.05）；亚低温组损伤脑组织caspase-3表达量明显下降（P<0.01），细胞核AIF表达量明显下降（P<0.01），而线粒体AIF表达量明显升高（P<0.05）。免疫组织化学染色结果显示，假手术组AIF位于大脑皮质和海马神经元细胞核外；TBI组后，损伤侧皮质及海马区AIF从线粒体转移至细胞核内的阳性细胞数量明显增多（P<0.01）；亚低温组损伤侧皮质及海马区AIF发生核内转移的阳性细胞数量减少（P<0.01）。结论 亚低温可能通过抑制AIF的核转位减轻颅脑损伤后神经细胞凋亡，从而起到神经保护作用。     

亚低温对动物急性颅内高压时脑组织氧代谢的影响

目的：观察亚低温对动物急性颅内高压时脑组织氧代谢的影响。方法：20只健康小猪分为常温组（10只）和亚低温组（10只），按照微量泵注射自体股动脉血方法建立猪急性颅内血肿模型，在此期间动态监测平均动态压，颅内压及脑灌注压。血肿形成后，亚低温组动物利用冰袋使体温降至亚低温水平33℃-35℃，维持2h，采用Neurotrend系统观察脑组织氧分压，脑组织二氧化碳分压，脑组织PH值，HCO3^-和脑温的变化。结果：颅内注血后两组动物颅内压急剧升高，亚低温组降温前后脑组织氧分压无明显变化（P＞0．05）；但降温后脑组织二氧化碳分压下降（P＜0．05），脑组织PH值显升高（P＜0．05），降温前后相比差异有显性意义（均P＜0．05）。结论：颅脑创伤后亚低温治疗并不会降低脑组织氧分压，但可抑制脑组织氧代谢，同时可降低脑组织中的CO2蓄积，从而减轻组织酸中毒。     

缺氧预处理对颅脑损伤大鼠脑组织MMP-9表达及含水量的影响

目的观察缺氧预处理对颅脑损伤(TBI)大鼠脑组织基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达和含水量变化。方法 SD雄性大鼠108只,随机分为对照组(n=6)、缺氧预处理组(HPC组,n=6)、TBI组(n=48)、缺氧预处理+外损组(HPCT组,n=48)。采用干湿重法测定脑组织含水量,RT-q PCR、Western blotting分别测定MMP-9 m RNA及蛋白表达水平。结果 TBI组和HPCT组MMP-9 m RNA在伤后3h、6h、12h、1d、3d明显升高(P0.05),MMP-9蛋白表达和脑组织含水量均在伤后3h、6h、12h、1d、3d、7d明显增加(P0.05)。HPCT组中MMP-9 m RNA在伤后3h、6h、12 h、1d、3d,MMP-9蛋白和脑组织含水量在伤后6h、12h、1d、3d、7 d明显低于TBI组(P0.05)。结论缺氧预处理能抑制颅脑损伤脑组织MMP-9表达从而减轻脑水肿,可能是缺氧预处理对颅脑损伤大鼠发挥脑保护作用的机制之一。     

PACAP对大鼠创伤性脑损伤后caspase-3的影响

目的观察垂体腺苷酸环化酶激活肽（PACAP）对创伤性颅脑损伤（TBI）后大鼠脑组织内切冬酶-3（caspase-3）表达及活性变化的影响。方法采用TBI模型，运用免疫组织化学及免疫荧光技术，观察TBI伤后2h～3d伤侧大脑皮层、海马caspase．3表达及活性变化情况。结果在伤后各时相点（2、12、24、48、72h）PACAP治疗组caspase-3表达与TBI组相比较，皮质与海马的表达都要相对减少；caspase-3的活性明显下降（P〈0．05）。结论PACAP能降低TBI脑组织内caspase-3表达及活性，减少神经细胞凋亡。     

N-乙酰半胱氨酸对大鼠颅脑损伤后炎性因子表达的影响

目的探讨N-乙酰半胱氨酸（NAC）对大鼠颅脑损伤后促炎症细胞因子白细胞介素-6（IL-6）和抗炎症细胞因子白细胞介素-10（IL-10）的表达水平的影响及其脑保护作用。方法采用Feeney法制作颅脑损伤模型,将75只雄性Wistar大鼠随机分为假手术组、颅脑创伤组及NAC干预组。酶联免疫吸附测定（ELISA）分析假手术组、NAC干预组及颅脑创伤组IL-6和IL-10血清表达水平的变化,并用干湿重法测定脑组织含水量。结果颅脑创伤组IL-6表达时相为高峰期时IL-10表达水平也较高,二者存在正相关关系;而NAC干预组IL-6表达水平较颅脑创伤组自3h后相应时间点明显降低（P〈0.01）,IL-10在3h后相应时间点明显升高（P〈0.01）;NAC干预组伤侧脑组织含水量在3d和5d时较假手术组相应时间点脑组织含水量下降,且具有统计学意义（P〈0.05）,余时间点伤侧脑组织含水量虽有下降但无统计学意义（P〉0.05）。结论NAC可能通过抑制颅脑损伤后促炎因子的过度表达,同时可提高抗炎因子的表达水平,从而减轻脑创伤后过度炎性反应,减轻脑水肿,发挥其脑保护作用。     

维生素C在急性大剂量乙醇摄入后颅脑损伤中作用的研究

目的探讨维生素C（VitC）在急性大剂量乙醇摄入后颅脑损伤（TBI）后继发性脑损伤的作用及其可能机制。 方法将实验大鼠随机分为打击+生理盐水组（TBI+only）;打击+乙醇+生理盐水组（TBI+EtOH）;打击+VitC组（TBI+VitC）;打击+乙醇+VitC组（TBI+EtOH+VitC）,每组10只。建立中度TBI模型,TBI后24 h进行神经功能损伤评分、脑含水量及伊文氏蓝含量测定;采用Western blot法测定TBI后24 h的损伤侧脑组织中细胞色素P450（CYP2E1）,水通道蛋白-4（AQP-4）,基质金属蛋白酶-9（MMP-9）和血脑屏障紧密连结蛋白（Occludin）的表达情况。 结果打击24 h后,TBI+EtOH组的神经功能损伤评分、脑含水量和伊文氏蓝含量明显增加,VitC干预后,各项指标明显减少,组间差异有统计学意义（P<0.05）;与TBI+EtOH组相比,TBI+EtOH+VitC组的CYP2E1表达减少,AQP-4和MMP-9的含量降低,Occludin的含量增高,组间差异有统计学意义（P<0.05）。 结论急性乙醇摄入加剧了TBI后细胞毒性脑水肿,而VitC可通过CYP2E1减少AQP-4和MMP-9的激活,增加Occludin蛋白的表达,减少血脑屏障紧密连接的分解及完整性的破坏,降低血脑屏障的开放并减轻脑水肿,最终改善神经功能。     

盐酸纳美芬对大鼠颅脑损伤后脑水肿的影响

目的探讨盐酸纳美芬对大鼠颅脑损伤后脑水肿的影响。方法将54只Wistar大鼠按随机数字表法随机分为假手术组、颅脑损伤组及纳美芬治疗组。采用自由落体法建立大鼠颅脑损伤模型,分别于伤后6 h、1 d、3 d、7 d,采用干湿重法检测脑组织含水量,应用免疫组织化学法检测损伤脑组织中水通道蛋白4（AQP4）的表达。结果与假手术组比较,颅脑损伤组和纳美芬治疗组的脑组织含水量及AQP4水平明显升高（P〈0.05）;与颅脑损伤组相比,纳美芬治疗组脑组织含水量及AQP4表达水平明显降低（P〈0.05）。通过相关性分析发现,大鼠颅脑损伤后脑组织AQP4表达水平与脑含水量呈明显正相关性（r=0.676,P〈0.01）。结论盐酸纳美芬可能通过抑制AQP4表达,减轻脑水肿,发挥神经保护作用。     

颅脑损伤伴失血性休克若干问题探讨

颅脑损伤失血性休克其血流动力学主要表现为低血流现象,其脑血流代谢出现明显异常,且上述变化在全身血流动力学指标恢复后脑缺血情况仍在继续进行;受伤脑组织的程度决定伤后脑血流代谢情况,失血性休克加重这一病理过程,异常的全身血流动力学及脑血流代谢与脑组织损伤程度及颅外 器官受到压抑有关。高渗液恢复血动力学指标在速度及质量均优于等渗液,且持续时间较长。颅外因素对颅脑损伤伴失血性休克也有影响,中毒使脑外伤后的预后恶化,死亡率明显上升。亚低温治疗颅脑损伤伴失血性休克使生存率明显提高。     

Cerebral vascular and metabolic response to sustained systemic inflammation in ovine traumatic brain injury.

Traumatic brain injury (TBI) is frequently accompanied by a systemic inflammatory response secondary to multiple trauma, shock, or infections. This study investigated the impact of sustained systemic inflammation on cerebral hemodynamics and metabolism in ovine traumatic brain injury. Fifteen sheep were investigated for 14 hours. Head injury was induced with a nonpenetrating stunner in anesthetized, ventilated animals. One group (TBI/Endo, n = 6) subsequently received a continuous endotoxin infusion for 12 hours, whereas a second group (TBI, n = 6) received the carrier. Three instrumented animals served as sham controls. Head impact significantly increased intracranial pressure from 9 +/- 4 mm Hg to 21 +/- 15 mm Hg (TBI/Endo) and from 10 +/- 3 mm Hg to 24 +/- 19 mm Hg (TBI) (means +/- SD). Internal carotid blood flow increased and cerebral vascular resistance decreased (P < 0.05) during the hyperdynamic inflammatory response between 10 and 14 hours in the TBI/Endo group, whereas these parameters were at baseline level in the TBI group. Intracranial pressure remained unchanged during this period, but increased during hypercapnia. The CMRO2, PaCO2, and arterial hematocrit values were identical among the groups between 10 and 14 hours. It is concluded that chronic endotoxemia in ovine traumatic brain injury was associated with cerebral vasodilation uncoupled from global brain metabolism. Different mechanisms appear to induce cerebral vasodilation in response to inflammation and hypercapnia.     

The potential role of mitochondria in pediatric traumatic brain injury

Mitochondria play a central role in cerebral energy metabolism, intracellular calcium homeostasis and reactive oxygen species generation and detoxification. Following traumatic brain injury (TBI), the degree of mitochondrial injury or dysfunction can be an important determinant of cell survival or death. Literature would suggest that brain mitochondria from the developing brain are very different from those from mature animals. Therefore, aspects of developmental differences in the mitochondrial response to TBI can make the immature brain more vulnerable to traumatic injury. This review will focus on four main areas of secondary injury after pediatric TBI, including excitotoxicity, oxidative stress, alterations in energy metabolism and cell death pathways. Specifically, we will describe what is known about developmental differences in mitochondrial function in these areas, in both the normal, physiologic state and the pathologic state after pediatric TBI. The ability to identify and target aspects of mitochondrial dysfunction could lead to novel neuroprotective therapies for infants and children after severe TBI.     

重度脑创伤后脑组织氧代谢变化及细胞凋亡与预后关系

目的 :探讨重度脑创伤后脑组织氧代谢变化及细胞凋亡与预后的关系。方法 :动态监测重度脑创伤患者脑组织氧分压、二氧化碳分压、pH值及脑温变化 ,检测脑挫伤灶周围组织细胞凋亡率。分析以上指标变化与预后的关系。结果 :与对照组比较 ,伤后脑组织氧分压和pH值下降 (P <0 0 5 ) ,二氧化碳分压及脑温升高 (P <0 0 5 ) ,脑挫伤灶周围组织存在细胞凋亡 ,以上指标变化与患者预后有关。结论 :重度脑创伤后脑组织氧代谢紊乱及细胞凋亡是影响脑创伤患者预后的重要因素     

大鼠不同程度颅脑损伤模型的建立及评估

目的 探讨大鼠不同程度颅脑损伤（TBI）模型的制作方法。方法 将40只SD大鼠随机分为4组:对照组、轻型TBI组、中型TBI组及重型TBI组,每组10只。采用Feeney法自由落体颅脑损伤装置并进行适当改进,以不同致伤冲击力（200、600和1 000 g/cm）建立轻、中、重型TBI模型,对照组仅去骨瓣,不致脑损伤。伤后24 h观察各组大鼠行为学及病理组织学改变。结果 与对照组相比,行为学结果显示,随着致伤冲击力增加,平衡木试验得分越高（P<0.05）、神经损害程度评分越高（P<0.05）、水迷宫试验中逃避潜伏期越长（P<0.05）且经过平台次数越少（P<0.05）。组织病理学发现损伤程度及范围随致伤冲击力的增大而增加。结论 本研究参照Feeney法自由落体TBI装置并适当给予改进,成功建立不同程度大鼠TBI模型,其制作方法简单、可控性好、可重复性好,可用于TBI的动物实验研究。     

VEGF-165基因对创伤性脑损伤脑血流动力学影响的实验研究

目的 研究外源性血管内皮细胞生长因子(VEGF)基因治疗大鼠创伤性脑损伤(TBI)后脑灌注的变化,了解其血流动力学改变.方法 创伤性脑损伤大鼠模型建立后随机分为3组:治疗组,质粒对照组,外伤组.通过RT-PCR检测脑伤后1h、6h、24h、3d、7d、14 d VEGF mRNA在损伤局部的表达改变;应用CT灌注像(CTP)研究不同时间脑血流量(CBF)、脑血容量(CBV)等参数在VEGF-165基因治疗前后的动态变化.结果 VEGF-165基因治疗创伤性脑损伤大鼠后经RT-PCR扩增的VEGF mRNA绝对积分光密度值水平显著高于外伤组和质粒对照组(P＜0.05).CTP参数和伪彩图均显示基因治疗组脑灌注在伤后24h CBF、CBV有增高趋势,伤后3d、7d脑灌注明显高于TBI 组(P＜0.05),虽然伤后14 d CBF、CBV开始降低,但和TBI组比较仍然较高.结论 本研究结果显示大鼠创伤性脑损伤后外源性VEGF基因能够提高脑损伤组织的脑灌注,改善脑损伤部位微循环,为损伤组织的恢复提供基础.     

盐酸纳络酮对兔酒精中毒后脑外伤早期脑血流的影响

目的研究盐酸纳络酮(NAL)对兔急性酒精中毒后脑外伤早期脑血流动力学及脑血管形态变化的影响。方法家兔20只,随机分为NAL治疗组和生理盐水对照组,每组10只。乙醇灌胃法致使家兔急性酒精中毒,自由落体直接打击颅骨法制作实验性颅脑损伤模型。治疗组在伤后30min静注NAL2mg/kg,以后每隔60min重复注射一次。采用经颅多普勒(TCD)超声结合脑血管造影等方法,于伤前及伤后一定时间测定平均动脉压(MABP)、颅内压(ICP)、大脉中动脉舒张期流速(Vd)、脉搏指数(PI)、脑血管直径指数(CVI),进行统计学分析。结果两组动物伤后MABP明显下降,ICP及PI值显著升高,Vd明显减慢,CVI显著减小。NAL治疗后与治疗前及对照组各相对时间比较,MABP显著升高(P<0.05),Vd显著增快(P<0.01),PI值明显降低(P<0.01),CVI明显增大(P<0.05),TCD频谱接近正常。结论NAL(2mg/kg)可逆转酒精中毒所致的兔颅脑损伤后发生的显著的低血压及脑血管收缩、并可降低脑血管阻力,改善微循环,增加脑血流量,对兔急性酒精中毒后脑外伤有治疗作用。     

脑损伤后脑细胞外液中糖代谢变化的微透析研究

目的探讨微透析技术监测脑损伤局部细胞外液(ECF)中糖代谢指标变化的意义。方法应用微透析技术动态收集大鼠轻、重度脑损伤局部的ECF透析液,观察其葡萄糖含量([Glu]d)和乳酸含量([Lac]d)的变化。结果透析管插入引起[Glu]d和[Lac]d的变化很小(P>0.05)。脑损伤后[Glu]d下降,与对照组及损伤前相比,相差显著(P<0.05),且损伤越重其变化越显著(P<0.05)。而脑损伤后[Lac]d则上升,与对照组及损伤前相比,相差显著(P<0.05),且损伤越重,其变化亦越显著(P<0.05)。脑损伤后[Glu]d和[Lac]d的变化分别与脑组织含水量呈显著负相关(P<0.05)和显著正相关性(P<0.05)。结论微透析技术是一种理想的动态监测脑损伤局部生化改变的方法;利用该技术监测损伤区ECF中糖代谢指标的异常变化,可以作为判定脑损伤程度的重要依据。     

Capillary transit time heterogeneity and flow-metabolism coupling after traumatic brain injury

Most patients who die after traumatic brain injury (TBI) show evidence of ischemic brain damage. Nevertheless, it has proven difficult to demonstrate cerebral ischemia in TBI patients. After TBI, both global and localized changes in cerebral blood flow (CBF) are observed, depending on the extent of diffuse brain swelling and the size and location of contusions and hematoma. These changes vary considerably over time, with most TBI patients showing reduced CBF during the first 12 hours after injury, then hyperperfusion, and in some patients vasospasms before CBF eventually normalizes. This apparent neurovascular uncoupling has been ascribed to mitochondrial dysfunction, hindered oxygen diffusion into tissue, or microthrombosis. Capillary compression by astrocytic endfeet swelling is observed in biopsies acquired from TBI patients. In animal models, elevated intracranial pressure compresses capillaries, causing redistribution of capillary flows into patterns argued to cause functional shunting of oxygenated blood through the capillary bed. We used a biophysical model of oxygen transport in tissue to examine how capillary flow disturbances may contribute to the profound changes in CBF after TBI. The analysis suggests that elevated capillary transit time heterogeneity can cause critical reductions in oxygen availability in the absence of ‘classic'' ischemia. We discuss diagnostic and therapeutic consequences of these predictions.     

高压氧预适应对大鼠高原颅脑损伤的作用研究

目的探讨高压氧（HBO）预适应对高原颅脑损伤（TBI）的神经保护作用。方法将78只SD大鼠随机分为平原组、高原组和高压氧预适应组，各组按Feeney自由落体撞击法制作TBI模型，并通过低压氧舱模拟高原环境。采用Longa评分法进行神经功能缺损评分，Moor DRT4激光多普勒血流监测仪和LICOX CMP组织氧分压监测仪分别监测伤区局部脑血流（rCBF）和局部脑组织氧分压（PbtiO2）变化，利用光镜观察伤区脑组织的病理学改变。结果伤后24h高原组较平原组神经功能缺损评分上升。rCBF和PbtiO2下降，病理损伤加重；高压氧预适应组较高原组神经功能缺损评分下降（P〈0.05），rCBF和PbtiO2升高（均为P〈0.05）病理损伤减轻。结论高压氧预适应可诱导对高原颅脑损伤的神经保护作用改善神经功能。     

Ubiquinol treatment for TBI in male rats: Effects on mitochondrial integrity,injury severity,and neurometabolism

Following traumatic brain injury (TBI), there is significant secondary damage to cerebral tissue from increased free radicals and impaired mitochondrial function. This imbalance between reactive oxygen species (ROS) production and the effectiveness of cellular antioxidant defenses is termed oxidative stress. Often there are insufficient antioxidants to scavenge ROS, leading to alterations in cerebral structure and function. Attenuating oxidative stress following a TBI by administering an antioxidant may decrease secondary brain injury, and currently many drugs and supplements are being investigated. We explored an over‐the‐counter supplement called ubiquinol (reduced form of coenzyme Q10), a potent antioxidant naturally produced in brain mitochondria. We administered intra‐arterial ubiquinol to rats to determine if it would reduce mitochondrial damage, apoptosis, and severity of a contusive TBI. Adult male F344 rats were randomly assigned to one of three groups: (1) Saline‐TBI, (2) ubiquinol 30 minutes before TBI (UB‐PreTBI), or (3) ubiquinol 30 minutes after TBI (UB‐PostTBI). We found when ubiquinol was administered before or after TBI, rats had an acute reduction in brain mitochondrial damage, apoptosis, and two serum biomarkers of TBI severity, glial fibrillary acidic protein (GFAP) and ubiquitin C‐terminal hydrolase‐L1 (UCH‐L1). However, in vivo neurometabolic assessment with proton magnetic resonance spectroscopy did not show attenuated injury‐induced changes. These findings are the first to show that ubiquinol preserves mitochondria and reduces cellular injury severity after TBI, and support further study of ubiquinol as a promising adjunct therapy for TBI.