中药川芎嗪对蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛的实验研究

作者：张宏伟， 鲍圣德， 孙丕通， 董 浩 于春江    作者单位：北京大学第一医院神经外科， 北京 100034     【摘要】  目的 观察川芎嗪 （TMP） 对蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛 （CVS） 的治疗效果。 方法 制备能够连续造影的兔CVS动物模型，将其随机分为TMP组、尼莫地平组和对照组，每组13只，各组分别注入TMP 60 mg/kg、尼莫地平0.1 mg/kg及等量生理盐水，观察各组动物的神经功能状态变化，并应用脑血管造影、经颅多普勒 （TCD） 及电镜技术，了解药物对急、慢性CVS的治疗效果。 结果 CVS急性期静脉注射TMP、尼莫地平30 min后，基底动脉口径分别由 （57.17 ± 11.40）%、（58.0 ± 10.90）%扩大到 （80.16 ± 14.22）%、（90.0 ± 11.38）% （均P ＜0.01）。在CVS慢性期，动脉口径扩张不明显 （P ＞0.05），但TCD检测基底动脉的平均血流速度则分别由 （57.92 ± 10.54） cm/s、（61.61 ± 11.49） cm/s下降到 （36.58 ± 10.39） cm/s、（33.67 ± 7.57） cm/s （均P ＜0.01）；形态学研究显示：对照组基底动脉内皮细胞、平滑肌细胞及神经细胞的损害程度明显重于实验组。 结论 ①TMP能够缓解CVS，明显改善CVS后的神经系统功能损害症状。②TMP与尼莫地平对CVS同样具有良好的治疗效果，但TMP 60 mg/kg对脑组织、血管组织的保护作用优于尼莫地平 0.1 mg/kg。

    【关键词】  川芎嗪； 血管痉挛，颅内； 蛛网膜下腔出血； 超声检查，多普勒，经颅

    Experimental study on tetramethylpyrazine against cerebral vasospasm following subarachnoid hemorrhage

    ZHANG Hongwei1, BAO Shengde1, SUN Pitong2, et al.

    1. Department of Neurosurgery, Peking University First Hospital, Beijing 100034, China; 2. Department of Neurosurgery,

    Zhongshan Hospital Affiliated to Dalian University, Dalian 116001, China

    Abstract：  Objective  To observe the effects of tetramethylpyrazine (TMP) on cerebral vasospasm caused by subarachnoid hemorrhage.  Methods  Model of cerebral vascular spasm (CVS) rabbit was used for the purpose of continuous cerebral angiography. Thirty-nine rabbits with CVS were randomly divided into 3 groups, 13 each: TMP group with TMP injection of 60 mg/kg, nimodipine group with nimodipine injection of 0.1mg/kg and NS group for control. Changes in neural function and effects of medications on acute and chronic CVS were observed by cerebral angiography, transcranial Doppler sonography (TCD) and electron microscopy.  Results  In acute stage of CVS, at intravenous injection of TMP and nimodipine for 30 minutes later, diameter of the basilar artery enlarged from 57.17±11.40%, 58.0±10.92% to 80.16±14.22% and 90.0±11.38% respectively (P ＜0.01). In chronic stage of CVS, there was no statistical difference between the two medications in enlargement of basilar artery diameter (P ＞0.05). However, the mean blood flow velocity of the basilar artery detected by TCD decreased from 57.92±10.54 cm/s and 61.61±11.49 cm/s to 36.58±10.39 cm/s and 33.67±7.57 cm/s (P ＜0.01) respectively. Lesions of endotheliocyte, smooth muscle cell and neurocyte in the basilar artery of the control group were much more severe than those of the two drug groups.  Conclusion  Both TMP and Nimodipine can relieve CVS and significantly improve the symptoms of nervous system damage after CVS. In aspect of brain and vascular tissue protection, 60 mg/kg TMP is better than 0.1 mg/kg nimodipine.

    Key words：  tetramethylpyrazine;  vasospasm, intracranial;  Subarachnoid hemorrhage;  ultrosonography, Doppler, transcranial        脑血管痉挛 （CVS） 是自发性蛛网膜下腔出血 （SAH） 后最主要的并发症，在临床上具有较高的病残率和病死率[1]，其治疗是一大难题。本研究报告了川芎嗪 （tetramethy pyrazime，TMP） 对CVS的实验结果，并与钙离子拮抗剂 （尼莫地平） 进行了对照研究。

    1.    对象与方法

    1.1    制备兔SAH后CVS模型    取成年日本大耳白兔50只，体质量3.0~4.0 kg，雌雄不限。参照白景阳等[2]的方法建立能够连续造影的CVS模型，枕大池2次注血时取耳中央动脉未肝素化动脉血 （0.5 ml/kg），于1 min内缓慢注入枕大池。此时计为SAH后第0天，48 h后重复上述操作，注血量与第1次相同。

    1.2    第1次脑血管造影与TCD检查    动物于首次注血前固定于自制木架上，经微量泵三通管快速推入优维显300 3~3.5 ml + 1 ml生理盐水，同时进行造影。然后在麻醉状态下行TCD检查，侧卧、头俯屈，探头置于枕大孔处 （2 MHz，深度35 cm） 测取稳定的基底动脉平均血流速度，作为CVS前的对照。

    1.3    实验动物分组与药物选择    去除结扎双侧颈总动脉时死亡及留有严重神经功能损害的7只、手术失败2只、导管故障2只，尚余39只动物，将其随机分成TMP组、尼莫地平组和对照组，每组13只，于首次注血后30 min分别经耳缘静脉注入TMP 60 mg/kg、尼莫地平0.1 mg/kg和等量生理盐水；第2天开始，每天分别按上述剂量于清晨由静脉内缓慢给药1次。

    1.4    用药前后CVS程度的测定    动物均于首次注血前约30 min行脑血管造影及TCD检查，作为给药前的对照。给药30 min后再次造影了解药物对急性CVS的影响。于SAH后第5天再次行脑血管造影和TCD检查，了解药物对慢性CVS的影响。

    1.5    灌流固定    动物均于SAH后第5天进行灌流固定，分别取基底动脉及脑组织制作光镜标本，部分动物取材制作电镜标本。

    1.6    统计学方法    ①动物神经功能状态变化的判别标准采用Otsuji等[3]的方法进行，即Ⅰ级为正常，Ⅱ级出现轻度或明显 （可疑） 神经损害症状，Ⅲ级出现中度神经损害症状，Ⅳ级出现重度神经损害症状。统计方法采用秩和检验。②将X-线造影片在投影仪上放大10倍，取基底动脉上、中、下三点，计算平均值。其与动脉血流速度的变化均采用方差分析，并进行多样本均数两两比较。

    2    结    果

    2.1    动物神经功能状态的变化 （表1）    各组动物在首次注血后均表现出不同程度的神经功能损害症状，如颈项强直、精神萎靡、食欲不振、眼震等，多在24 h后缓解；2次注血后表现为单瘫、偏瘫、四肢瘫痪、浅昏迷、去脑强直等。其中对照组死亡2只，给药组各死亡1只。

    2.2    脑血管造影显示基底动脉口径的变化 （图1；表2，3）

    2.3    TCD检测基底动脉平均血流速度变化 （表4）

    2.4    形态学检查结果  

    2.4.1    解剖观察枕大池注血情况：    Willis动脉环、颅底、脑干腹侧面及基底动脉周围均有陈旧性血凝块分布。

    2.4.2    光镜：    对照组基底动脉壁可见内皮细胞大部分脱落，平滑肌细胞肿胀，有肌溶现象。用药组仅见内皮细胞少部分脱落，平滑肌细胞基本正常。对照组脑干病理切片显示：神经元固缩，核溶解、尼氏体消失，部分细胞呈典型缺血性三角形改变，间质细胞明显水肿。尼莫地平组神经元形态正常，细胞核清晰，尼氏体隐约可见，间质细胞轻度水肿。TMP组神经元体积略缩小，细胞核、尼氏体清晰可见，间质细胞基本正常。说明TMP (60mg/kg） 对脑组织的保护作用优于尼莫地平 （0.1 mg/kg） （图2）。

    2.4.3    电镜：    对照组见内皮细胞、平滑肌细胞，特别是靠近血管腔面的平滑肌细胞核基质浅淡，染色质边集，胞质出现空泡改变，基底膜厚薄不均，局部偶见断裂。尼莫地平组内皮细胞同样出现核基质浅淡，染色质边集，细胞质呈空泡改变，基底膜厚薄不均；平滑肌细胞染色质趋向边集，细胞质基本正常。TMP组内皮细胞染色质基本正常，细胞质无空泡改变；平滑肌细胞基本正常。说明TMP （60 mg/kg） 对血管的保护作用明显优于尼莫地平 （0.1mg/kg） （图3）。

    3    讨    论

    对动脉瘤性SAH后CVS的治疗方法很多，但效果均不理想，如扩容、升压、血液稀释 （3H疗法），内皮素受体拮抗剂、氧自由基清除剂、钙离子拮抗剂及一氧化氮供体的应用，血块溶解和清除及动脉内治疗等。其中钙离子拮抗剂尼莫地平虽然对慢性CVS无明显解痉作用，但由于其能改善CVS后神经系统功能损害症状而在临床上倍受重视[4]，动脉内灌注尼莫地平治疗CVS成为新的热点[5-6]。目前多数学者主张SAH病人入院后即口服尼莫地平以预防CVS的发生，而“3H疗法”的预防作用不大，仅对症状性CVS发挥作用。如经上述药物治疗仍不能缓解CVS，则具有进行动脉内治疗的指征，对大的主干血管痉挛可行血管成形术，小的分支血管痉挛可超选择性灌注罂粟碱、尼莫地平[5-7]。由于尼莫地平价格昂贵，副作用较大，其临床应用受到了一定程度的限制。

    TMP是从中药川芎提取出的一种生物碱，能迅速通过血-脑屏障，在中枢神经系统中广泛分布[8]。大量研究表明：TMP具有钙拮抗剂效应，并且能够选择性抑制血栓素A2-前列环素I2 （TXA2-PGI2） 系统的平衡，抑制自由基反应造成的过氧化脂质升高，保护Na2+-K+-ATP酶功能，对离体主动脉痉挛性收缩具有解痉作用。本研究对尼莫地平与TMP进行对照研究，实验结果表明：①TMP （60 mg/kg) 与尼莫地平 (0.1 mg/kg） 均能明显改善神经系统功能损害症状；光镜及电镜结果提示：TMP对脑组织、基底动脉管壁具有明显的保护作用，且优于尼莫地平。②脑血管造影显示两者均对急性期CVS具有解痉作用，对慢性期CVS无解痉作用，但TCD检查结果与此不同，其显示TMP、尼莫地平在慢性期仍具解痉作用，只是在程度上要远远弱于急性期，而TCD已成为确诊症状性CVS的首选检查手段[9]。因此，该结果提示：尼莫地平、TMP可以通过血管性因素发挥改善CVS所致的神经功能缺失症状。TMP对CVS的缓解和对脑组织的保护作用机制可能与以下因素有关：①TMP在脑内的特异性分布：TMP进入小鼠机体5 min后即可透过血-脑屏障，分布于大脑皮质细胞中，与其他器官相比，示踪剂可较为持久地存留于大脑内，提示大脑是其重要的靶细胞之一[8]。②抗氧化作用：TMP对缺血后再灌注脑组织脂质过氧化物增高有明显的抑制作用，可增加内源性超氧化物歧化酶谷胱苷肽过氧化酶的活性，减少过氧化脂质 （LPO）。这些结果提示：TMP通过抗氧化、抑制自由基造成的脂质过氧化而降低LPO含量，保护Na2+-K+-ATP酶功能，起到对缺血性脑组织的保护作用。③TMP是一种具有钙拮抗效应的中药有效成分，它能活化血管膜上的钙泵，使血小板内Ca2+浓度降低，阻断Ca2+对血小板的激活；能够抑制血管平滑肌细胞的增殖，降低血管内皮素的含量[9]，这可能是TMP能够缓解CVS的主要原因。

    另外，本实验的血压测定结果表明：TMP 60 mg/kg缓慢静脉给药后，兔血压呈缓慢下降，约30 min后达到最低点，下降幅度约35%，然后逐渐回升，约60 min后恢复正常；特点为收缩压和舒张压均匀下降，脉压差不大。而尼莫地平 （0.1 mg/kg） 给药后即刻引起血压大幅度下降，最大下降幅度约70%，持续不到1 min即明显回升，30 min后基本正常；舒张压下降极为明显，脉压差大。TMP降压较为柔和，这也许是其副作用较少的一个重要原因。

    本实验结果表明：TMP （60 mg/kg) 与尼莫地平 (0.1 mg/kg） 比较，具有同等的扩张脑血管作用，但前者作用更柔和、持久，且对脑组织的保护作用优于后者。尽管动脉内灌注尼莫地平疗效确切，但技术性要求高，副作用较大，不易广泛推广；而TMP来源丰富，价格低廉，副作用少，为临床应用提供了广阔的前景。至于TMP的应用有无最适剂量、给药方法及药物配伍等，尚有待进一步研究；本实验结果亦提示：在CVS的防治方面以大剂量为佳。

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