微透析技术在颅脑损伤中的应用

1、综述微透析技术在颅脑损伤中的应用河北医科大学第二医院麻醉科 050000张山 陈丽丽 赵三军 乔玉敏微透析技术(Microdialysis)是现代医学发展起来的一种生物化学检测技术。它可以对活体组织细胞外液进行生物化学采样，而且对组织损伤极小。因此国外学者已经应用微透析技术对颅脑损伤的病理生理变化作了大量的动物实验研究，在颅脑损伤临床研究方面也取得了一定的进展。1、微透析技术的基本原理和方法微透析技术由微量注射泵、微量注射器、透析探头(Microdialysis Probe，MDP)、连接管和收集小瓶组成。必要时可有探针销、固定螺栓和收集器（计算机控制）。其基本原理是采用具有一定截留分子量的纤

2、维半透膜制成极细的探头，将探头刺入待测的组织区域内，以恒定速度向探头内灌注与组织液成分相近的等渗灌流液，当灌流液流经探头前端透析膜时，位于探头膜外侧的组织内较小分子量生物活性物质（分子量6100kda,多为20kda）将顺浓度梯度从膜外扩散入膜内一并随灌流液被引流出探头外，以一定的时间间隔有序地接收透析液，并采用高灵敏度化学检测系统连续检测收集的透析液中待测生物活性物质浓度，便可监测活体动物或人体特定组织区域内细胞外生物活性物质浓度随时间改变的动态变化。由于该技术具有对组织损伤小、取样少、方便、快捷、可连续监测且易实现自动化等优点，在国外已被广泛应用于各个基础医学研究领域。灌流液多为生理盐水、

3、林格氏液或人造脑脊液。由于透析管中的灌流液不断流动更新，因此跨膜浓度梯度始终存在，微透析得以持续进行。 2、影响微透析技术的因素微透析回收率是指所要透析的物质在灌流液中的浓度与组织间液中的该物质的浓度之比，是衡量微透析效率的主要指标。影响回收率的因素有：微透析探针膜面积，膜面积越大，回收率越高；灌流速度，它与回收率成反比，一般设定为2l/min；探针在组织中滞留时间，随时间延长回收率会减低。每个微透析探针均须在体外检测其对不同分析物的回收率。由于探针的回收率是相对恒定的，因此在临床上每做5次微透析后可进行一次回收率检测。3、微透析技术在实验性颅脑损伤研究中的应用国外学者应用微透析技术对大鼠颅脑

4、损伤模型的脑组织间液进行生物化学采样，通过高灵敏度的微量化学分析技术如高效液相色谱法等对其中的各项生化指标进行检测和分析。其中研究最多的是兴奋性氨基酸，其次是糖、乳酸、丙酮酸等糖代谢指标。31 兴奋性氨基酸大鼠脑组织间液中的谷氨酸、天门冬氨酸和牛磺酸等均在颅脑损伤后成倍的增高，其中研究最多的是谷氨酸，该指标在伤后2030分钟上升达到高峰，在3060分钟后降至基础水平。如果颅脑损伤伴缺氧，则大鼠脑组织间液中的谷氨酸水平升高的时间明显延长，有时可呈现双相性，即高峰期和平台期。过量的兴奋性氨基酸释放入细胞外间隙会激活突触后受体，从而引起各种兴奋毒性级联反应，如神经元去极化、K和Na外流、Ca2内流、

5、酶促反应等，造成神经元和胶质细胞的水肿、坏死或凋亡。关于兴奋性氨基水平升高的原因，众说不一。血液中和锥体神经元细胞浆中均含有高浓度的兴奋性氨基酸，因此在脑挫裂伤的中心区，脑组织间液中氨基酸水平增高是可以理解的。关于脑挫裂伤周围区的兴奋性氨基酸水平的增高，则存在两种观点，即神经元破坏漏出假说和神经末梢释放假说。前者认为继发性脑缺血缺氧可造成神经元细胞膜上非特异性的细胞膜微孔形成，而兴奋性氨基酸则从这些微孔中漏出。颅脑损伤伴继发性脑组织缺血缺氧时脑组织间液中甘油水平升高，说明局部可能有细胞膜磷脂降解的发生，这一实验结果支持兴奋性氨基酸漏出假说。但当通过微透析系统在脑挫裂伤周围区注入Ca2时，可抑制

6、周围区的谷氨酸增高。由于Ca2是一种神经末梢谷氨酸释放的抑制剂，所以周围区的谷氨酸增高可能是神经末梢去极化释放所致。两种情况可能同时发生。在这方面的进一步研究对指导临床治疗有重要意义。 3、2 糖代谢指标颅脑损伤的大鼠其脑组织间液中的乳酸和丙酮酸盐可升高35倍，而糖则下降50左右。若颅脑损伤伴缺氧，那么乳酸和丙酮酸的上升和糖的下降同样会延长或出现双相性。普遍认为乳酸糖比值和乳酸浓度是衡量脑组织缺氧的重要指标。同时，颅脑损伤后的兴奋毒性反应和离子转移是引起乳酸堆积的原因之一。这一事实以及进一步的研究可能会改变我们对糖代谢的认识。33 其它指标有的学者对颅脑损伤后脑组织间液中的乙酰胆碱、NO、嘌呤

7、代谢物、5羟色胺等成分进行检测。大鼠颅脑损伤后背侧海马和新皮质细胞间液中的乙酰胆碱基础水平并无明显变化，但注射东莨菪碱引起的乙酰胆碱释放明显减弱，这说明胆碱能神经元功能受到抑制。有学者检测了常温（37）和亚低温（32）情况下大鼠脑挫裂伤后脑组织间液NO及其代谢物亚硝酸盐和硝酸盐的浓度。在常温组其浓度于伤后10分钟增高，20分钟达到高峰，但在亚低温组不存在这一变化，所以认为抑制NO生成是亚低温脑保护作用的机制之一。大鼠颅脑损伤后，脑组织间液中腺苷、肌苷和次黄嘌呤水平增高，但这些成分在颅脑损伤后过程中的作用机制目前还不清楚。大鼠脑损伤后皮质5羟色胺迅速升高，说明5羟色胺在颅脑损伤的病理生理变化中起

8、重要作用。4、微透析技术在颅脑损伤临床研究中的应用应用微透析技术对脑组织间液进行检测，与生命体征检测、颅内压检测、脑氧代谢检测、局部脑血流检测等方式不同，它可以提供更多的有关脑代谢方面的信息。多数学者把微透析检测同病人的临床病理分型、临床表现、愈后以及各种监测手段联系起来，分析了不同情况下的脑组织间液神经生化反应。在重型颅脑损伤的病人脑组织间液中也可检测到非常高浓度的谷氨酸、天冬门氨酸。不同的脑损伤分型，其脑组织间液中谷氨酸水平升高的程度不同，总的说来，脑挫裂伤病人的谷氨酸水平最高，其次为硬膜下血肿，再次为弥漫性脑损伤，硬膜外血肿病人的谷氨酸水平上升不多。但当发生继发性脑缺血缺氧时，谷氨酸水平

9、升高会加重，同时伴有脑组织中间液中的乳酸堆积，糖浓度减低，K增多，Ca2+减少，Mg2则未见明显变化。偏瘫、失语、昏迷体温波动等事件的有无不直接影响脑组织间液中各指标的变化，但ICP的升高往往伴有谷氨酸水平的升高，而且ICP越高谷氨酸的水平也越高。伤后谷氨酸水平升高严重的病人其愈后往往较差。微透析技术可用来研究各种治疗措施和药物对神经生化的影响。 在临床实际操作中，微透析探针主要经两种途径置入脑组织：对未行开颅手术的病人，探针可在颅骨钻孔并螺栓固定后经固定器和探针鞘插入颅内，对开颅手术的病人，探针在直视下置入。在微透析作为一项技术引进临床进行颅脑损伤监测之前，有许多因素必须考虑。当微透析和其他检测手段如脑氧代谢监测、局部脑血流监测、ICP监测等同时进行时，必须注意微透析系统不能和其他装置互相影响。分析应连续进行或与采样后立即进行，但目前临床应用的微透析技术，其透析物不能及时进行分析，实时监测技术如微透析与生物敏感电极相结合等尚不完善，因此微透析只能应用于颅脑损伤的病理生理学研究，暂时