缺氧对创伤性脑水肿的发生、发展的影响研究进展

[摘要] 缺氧（hypoxia）是临床各种疾病中极常见的一类病理过程，脑、心脏等生命重要器官缺氧也是导致机体死亡的重要原因；创伤性脑水肿（traumatic brain edema）是颅脑创伤后引起的一种继发性病理生理反应，其病理改变特点是过多的水分积聚在脑细胞内或细胞外间隙，引起脑体积增大，不但造成受累区域脑组织神经功能不同程度损害，严重脑水肿还常常会导致和加重颅内压增高，甚至引起脑移位和脑疝，是死亡和致残的主要原因之一。缺氧与创伤性脑水肿的发生发展关系密切， 常常互为因果， 形成恶性循环， 导致脑功能障碍及结构损害， 严重地威胁着病人的生命。

[关键词] 缺氧；创伤；脑水肿

[中图分类号] R4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2013）05（b）-0191-02

1 引言

缺氧是因氧气摄入不足（外呼吸）或氧的利用障碍（内呼吸），而导致组织器官的代谢、功能和形态结构发生异常变化的病理过程。缺氧时可导致血脑屏障复合体破裂，最终增加血脑屏障的渗透性，形成脑水肿[1]。创伤性脑水肿是颅脑创伤后引起的一种继发性病理生理反应。创伤性脑水肿的发生、发展机制比较复杂，其病理生理和临床救治的研究一直是神经外科研究十分活跃的领域。该文就缺氧对创伤性脑水肿发生、发展的影响作一综述。

2 创伤性脑水肿的病理生理

脑组织受暴力打击后，会发生血脑屏障的破坏、脑微循环功能障碍、神经细胞能量代谢功能障碍、损伤部位自由基的产生、细胞内外异常离子通道的开放等，这些改变均是创伤性脑水肿发生发展的病理基础。缺氧时脑水肿的发生还有多种组织激素参与，包括缓激肽、组胺、花生四烯酸、氧化亚氮及氧衍生自由基等[2]。脑损害尽管病因各不相同，但均可发生组织的缺血缺氧、脑细胞代谢功能障碍、脑组织退行性变及脑水肿等病理变化[3]。

3 缺氧对创伤性脑水肿的影响

3.1 缺氧加重脑细胞的能量代谢障碍

脑缺氧时， 糖的有氧分解速率降低甚至停止， 无氧酵解速率增强， 而后者产生的ATP仅相当前者的1/19 ， 因而不能维持脑功能所需要的足够能量。并且ATP 缺乏的另一后果， 是影响脑细胞“ 钠泵” 和“ 钙泵”的正常运转， Na+和Ca+积聚于细胞内，由于渗透压的作用使大量水分进入细胞内导致细胞肿胀水肿，使得创伤性脑水肿的脑细胞水肿进一步加重恶化[4]。

3.2 缺氧加重脑细胞死亡

缺氧时能量代谢障碍，有氧氧化受到抑制，ATP的主要来源减少，使得细胞膜上的钙泵不能正常工作，不能及时的把钙离子排出细胞外，并且缺氧时钙离子还能快速进入细胞内，还有细胞内线粒体和内质网的钙也被释放，引起钙超载现象。脑细胞内钙离子的增多导致大量的蛋白质和脂肪破坏，最后导致细胞死亡。钙离子还可进入脑的小动脉壁内，引起小动脉痉挛而加重缺血与缺氧[5]。

3.3 缺氧加重CO2的不良反应

在缺氧过程中，常常同时存在脑组织内CO2储留，脑内的CO2张力增加， 而使脑细胞pH值降低，影响脑的电生理环境，从而影响脑的正常功能；另外，CO2储留可使血脑屏障的功能和结构发生改变，不仅使水和电解质进入脑组织间隙，而且使血清中大分子蛋白质透过微血管壁进入脑细胞外间隙，使脑组织水肿进一步加重[6]。

3.4 缺氧与其他脑水肿影响因子

创伤性脑水肿时，中度缺氧可引起谷氨酸长期外流，而谷氨酸的长期外流导致更多的皮质损伤，最终导致脑皮质细胞坏死和凋亡[7]。有研究表明，在缺氧时，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）和水通道（水通道蛋白-4（AQP-4）和水通道蛋白-9（AQP-9））通过调节丙三醇在脑组织中的蓄积，参与脑水肿的形成[8]。Endo M等通过对大鼠和小鼠肿瘤细胞的研究表明，AQP1在血管内皮细胞上的表达增加了血管壁的通透性[9]。Kobayashi H等通过免疫组化研究表明[10]，AQP-4位于脑微血管的血管内皮细胞（vascular endothelial cell， VEC）膜上，参与了血脑屏障中血液与脑之间水的运输。也有研究表明，缺氧诱导因子-1α通过分子信号途径水肿的形成机制中起重要作用[11]。还有研究表明，缺氧时导致KATP通道（ATP敏感性钾通道）开放，对神经元和星形胶质细胞具有抵抗局部缺血、外伤、神经毒作用，进而减轻脑水肿[12-15]。

4 结论与展望

由以上所述可以得出， 脑缺氧与创伤性脑水肿有密切关系， 且常常互为因果，相互影响。在对创伤性脑水肿的诊治工作中，通过对颅脑损伤患者常常采用的吸氧、纠正贫血（提高红细胞携氧量）、提高脑灌注压等治疗手段，及时消除缺氧，纠正低氧血症，在缜密分析的前提下，才能抓住病因，及时地采取综合性措施救治患者。只有充分认识创伤性脑水肿发病机制才能为其治疗提供新思路，目前缺氧诱导因子、水通道蛋白及相关酶的研究备受关注，逐渐成为创伤性脑水肿研究的热点。

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（收稿日期：2013-04-02）