微透析技术在高血压性脑出血研究中的应用
发表时间：2009-06-30 浏览次数：678次
作者：吴志峰,王如密
作者单位：福建医科大学福总临床医学院， 福建 福州 350001
【摘要】 微透析技术是一种新型的在体生物化学采样技术。高血压性脑出血后由于缺血、缺氧，局部脑组织内发生一系列的神经化学改变，使用微透析技术能及时、有效地监测这些物质的变化，可靠地反映继发性脑缺血、脑损伤，为高血压性脑出血的研究、治疗提供了新方法。本文对微透析技术的原理、方法及其在高血压性脑出血研究方面的应用状况进行综述。
【关键词】 颅内出血 高血压性 微透析 细胞外液 缺血缺氧 脑
微透析技术是一种新型的在体生物化学采样技术，可在麻醉或清醒的生物体上使用，测量细胞外液中的各种亲水性分子物质的浓度。因其对组织损伤小，现已广泛应用于实验及临床研究。
1 基本原理和方法
微透析采样技术模拟体内的毛细血管，以渗透和扩散原理作为采样的基础，透析管内存在浓度梯度，待测物质按浓度梯度扩散，进入透析管。微透析系统由微量注射泵、微透析探头、样品收集管和定量分析仪等组成。探头是其关键技术所在，前端为半透膜，多由聚碳酸酯制成，一般截留相对分子量≤20 000 u的分子。灌流液多为生理盐水、林格液或人造脑脊液。操作时将微透析探头置于组织中，当灌流液通过探头半透膜时，细胞外液中的某些物质会按浓度梯度通过半透膜进入灌流液中，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，微透析可持续进行[1，2]。
2 在高血压性脑出血研究中的应用
随着高效液相色谱技术的发展，微透析技术得到了广泛应用，尤其是在脑缺血后各种氨基酸的变化检测以及药物干预效果评估等方面。近年来，一些学者采用该技术测定与高血压性脑出血后继发性脑缺血、脑损伤发生有关的化学物质的变化，其目的是监测继发性脑缺血和脑损伤，以指导临床治疗。目前研究最多的监测指标是兴奋性氨基酸 （EAA） 以及糖、乳酸、丙酮酸等糖代谢指标。
2.1 兴奋性氨基酸 EAA如谷氨酸 （Glu）、天门冬氨酸 （Asp） 和牛氨酸 （Tau） 等目前受到高度重视，因为它们作为一种兴奋性神经递质，在生理和病理条件下均起着重要作用。EAA在高血压性脑出血后成倍增高。动物实验结果显示：EAA在脑出血后20~30 min达到高峰[3]。其增高程度与出血量、病人意识程度及预后直接相关。临床实验结果显示[1，4]：①血肿量愈大，EAA增加愈明显。②临床过程平稳者EAA浓度变化较小，而预后不良者EAA波动大。③意识障碍程度深者EAA增加明显，可达30倍以上。Sarrafzadeh等[5]认为：Glu是反映脑缺血最敏感的指标。
脑缺血时脑实质细胞外液中EAA水平升高的原因众说不一，目前认为其主要来源于以下几种情况[6，7]：①从损伤细胞或组织自溶释出。血液中和神经元细胞质中均含有高浓度的EAA，因此当血管破裂、血液溢出或神经元自溶时脑实质细胞外液中的EAA便可升高。高血压性脑出血引起继发性脑缺血、缺氧，可造成神经元细胞膜上非特异性细胞膜微孔的形成，而EAA可从这些微孔中漏出。②细胞去极化时轴突末梢释放EAA。③白细胞吞噬损伤细胞时亦可释放EAA。④细胞再摄取障碍。随缺血时间的不同，EAA的来源也可不同。在缺血早期主要为递质释放，而在缺血后期主要从损伤细胞释出。监测细胞外液中EAA的增多情况可反映神经元细胞的缺血或损伤情况，在临床上起到预测或初步诊断作用。
2.2 能量代谢
2.2.1 糖代谢指标： 高血压性脑出血后脑缺血区细胞外液葡萄糖有不同程度的下降，乳酸和丙酮酸则成倍增高。当发生严重缺血或完全缺血时，葡萄糖、乳酸和丙酮酸等指标改变更明显。乳酸和丙酮酸的增加可能是由于[6~8]：①脑出血后脑组织局部血流 （rCBF） 下降，细胞有氧代谢降低，线粒体氧化磷酸化紊乱，无氧酵解产物 （如乳酸、丙酮酸等） 增多。②兴奋毒性反应产生大剂量的EAA，激活离子通道引起离子失平衡，导致糖酵解反应性增加。
目前普遍认为乳酸/丙酮酸比值 （L/P比值） 和乳酸浓度是衡量脑组织缺氧程度的重要指标。L/P比值的正常范围是15~20[9]；其不受微透析回收率的影响，可以用于各种研究之间的比较。
2.2.2 嘌呤代谢物： 高血压性脑出血后脑组织细胞外液中腺苷、肌苷、黄嘌呤和次黄嘌呤水平均有增高。Melani等[10]在动物实验中发现脑缺血后细胞外液的ATP即缓慢增加，并迅速降解为腺苷、肌苷、黄嘌呤和次黄嘌呤，这导致脑细胞能量衰竭，细胞外液中嘌呤代谢物增加。研究还提示：ATP在继发性脑缺血、脑损伤过程中可能是一种重要的介质，但具体作用机制尚不清楚。
2.3 膜磷脂降解指标 甘油是细胞膜磷脂降解的产物。研究发现：正常人脑细胞外液中甘油的浓度仅为10~50 μmol/L，其主要来源于糖酵解途径。当脑组织发生缺血、缺氧时，细胞膜被破坏、降解，导致甘油水平明显增加。在脑缺血性损害过程中，甘油与Glu、乳酸及L/P比值等指标的变化有一定的规律；Glu和乳酸作为脑缺血最早期、最敏感的指标首先出现变化，接着L/P比值升高，最后出现甘油浓度明显增高，表明严重的脑缺血、脑细胞坏死。这对临床判断脑缺血的不同阶段并分别采取治疗措施有重要意义[9]。
3 影响因素
微透析回收率是影响微透析结果的主要因素，可分为相对回收率和绝对回收率。相对回收率指的是将透析管放在含有待测物质的液体中，用不含待测物质的灌流液进行透析，透析液中的物质浓度与透析管外该物质的浓度之比。绝对回收率指的是单位时间内某种物质进入灌流液，从流出液中测得该物质的总量。对微透析回收率影响较大的因素有[1]：①半透膜的面积：膜的面积越大，回收率越高。脑部一般用面积较小的膜。②灌流液的灌流速度：灌流速度与透析回收率成反比。一般灌流速度设定为0.1~5 μl/min，临床常用0.3 μl/min。③探针在组织中的滞留时间：回收率随时间延长而降低，一般在植入24 h内即开始测定。④温度：温度与回收率成正比，因此体外回收率实验应在与体内相同的情况下进行，如温度为37 ℃。
在只需要计算被测物质的相对浓度变化时，可简单地采用体外回收率法。由于被测物质在体外与体内的环境不同，检测结果不能严格地等同于实际的回收率。体内回收率测定中以内标法最准确，以低流速法相对简单易行。
4 问题和展望
在使用微透析技术时应注意以下情况[11，12]：①微透析技术是局部化学监测技术，不能全面反映高血压性脑出血时的脑变化，监测结果应结合临床和其他监测资料做出恰当的判断。②由于灌流速度、灌流液种类等方面的差异，不同的监测结果之间难以进行直接比较。③在评定药物疗效、测定药物浓度时应注意所测得的只是细胞外液中游离的药物浓度，而不包括与蛋白质结合的那部分药物浓度。④探头的植入会造成轻微的局部损伤，连续监测时应注意预防感染。
微透析技术经过多年来的持续发展已较成熟，成为一种临床监护技术[13]。欧洲许多神经重症监护中心已应用微透析技术进行床边监护，通过对脑组织细胞外液某些化学物质即时、连续、长时间的监测，在临床征象发生改变和颅内压升高前即可评估继发性脑缺血和脑损伤，为高血压性脑出血重症监护提供更多有关脑代谢方面的信息[14，15]。因此，微透析技术对于临床上研究高血压性脑出血后继发性脑缺血和脑损伤的发生机制、早期发现、早期诊断、制定治疗方案、评估疗效等方面均有重要价值，还可作为一种给药途径。
总之，微透析技术是一种简单、安全、有效的科研方法，它为包括高血压性脑出血在内的颅脑疾病的研究、治疗提供了新方法，并已取得初步成果。相信随着微透析技术的发展，它将会成为一种常规的临床研究与监测手段。
【参考文献】 微透析技术是一种新型的在体生物化学采样技术，可在麻醉或清醒的生物体上使用，测量细胞外液中的各种亲水性分子物质的浓度。因其对组织损伤小，现已广泛应用于实验及临床研究。
1 基本原理和方法
微透析采样技术模拟体内的毛细血管，以渗透和扩散原理作为采样的基础，透析管内存在浓度梯度，待测物质按浓度梯度扩散，进入透析管。微透析系统由微量注射泵、微透析探头、样品收集管和定量分析仪等组成。探头是其关键技术所在，前端为半透膜，多由聚碳酸酯制成，一般截留相对分子量≤20 000 u的分子。灌流液多为生理盐水、林格液或人造脑脊液。操作时将微透析探头置于组织中，当灌流液通过探头半透膜时，细胞外液中的某些物质会按浓度梯度通过半透膜进入灌流液中，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，微透析可持续进行[1，2]。
2 在高血压性脑出血研究中的应用
随着高效液相色谱技术的发展，微透析技术得到了广泛应用，尤其是在脑缺血后各种氨基酸的变化检测以及药物干预效果评估等方面。近年来，一些学者采用该技术测定与高血压性脑出血后继发性脑缺血、脑损伤发生有关的化学物质的变化，其目的是监测继发性脑缺血和脑损伤，以指导临床治疗。目前研究最多的监测指标是兴奋性氨基酸 （EAA） 以及糖、乳酸、丙酮酸等糖代谢指标。
2.1 兴奋性氨基酸 EAA如谷氨酸 （Glu）、天门冬氨酸 （Asp） 和牛氨酸 （Tau） 等目前受到高度重视，因为它们作为一种兴奋性神经递质，在生理和病理条件下均起着重要作用。EAA在高血压性脑出血后成倍增高。动物实验结果显示：EAA在脑出血后20~30 min达到高峰[3]。其增高程度与出血量、病人意识程度及预后直接相关。临床实验结果显示[1，4]：①血肿量愈大，EAA增加愈明显。②临床过程平稳者EAA浓度变化较小，而预后不良者EAA波动大。③意识障碍程度深者EAA增加明显，可达30倍以上。Sarrafzadeh等[5]认为：Glu是反映脑缺血最敏感的指标。
脑缺血时脑实质细胞外液中EAA水平升高的原因众说不一，目前认为其主要来源于以下几种情况[6，7]：①从损伤细胞或组织自溶释出。血液中和神经元细胞质中均含有高浓度的EAA，因此当血管破裂、血液溢出或神经元自溶时脑实质细胞外液中的EAA便可升高。高血压性脑出血引起继发性脑缺血、缺氧，可造成神经元细胞膜上非特异性细胞膜微孔的形成，而EAA可从这些微孔中漏出。②细胞去极化时轴突末梢释放EAA。③白细胞吞噬损伤细胞时亦可释放EAA。④细胞再摄取障碍。随缺血时间的不同，EAA的来源也可不同。在缺血早期主要为递质释放，而在缺血后期主要从损伤细胞释出。监测细胞外液中EAA的增多情况可反映神经元细胞的缺血或损伤情况，在临床上起到预测或初步诊断作用。
2.2 能量代谢
2.2.1 糖代谢指标： 高血压性脑出血后脑缺血区细胞外液葡萄糖有不同程度的下降，乳酸和丙酮酸则成倍增高。当发生严重缺血或完全缺血时，葡萄糖、乳酸和丙酮酸等指标改变更明显。乳酸和丙酮酸的增加可能是由于[6~8]：①脑出血后脑组织局部血流 （rCBF） 下降，细胞有氧代谢降低，线粒体氧化磷酸化紊乱，无氧酵解产物 （如乳酸、丙酮酸等） 增多。②兴奋毒性反应产生大剂量的EAA，激活离子通道引起离子失平衡，导致糖酵解反应性增加。
目前普遍认为乳酸/丙酮酸比值 （L/P比值） 和乳酸浓度是衡量脑组织缺氧程度的重要指标。L/P比值的正常范围是15~20[9]；其不受微透析回收率的影响，可以用于各种研究之间的比较。
2.2.2 嘌呤代谢物： 高血压性脑出血后脑组织细胞外液中腺苷、肌苷、黄嘌呤和次黄嘌呤水平均有增高。Melani等[10]在动物实验中发现脑缺血后细胞外液的ATP即缓慢增加，并迅速降解为腺苷、肌苷、黄嘌呤和次黄嘌呤，这导致脑细胞能量衰竭，细胞外液中嘌呤代谢物增加。研究还提示：ATP在继发性脑缺血、脑损伤过程中可能是一种重要的介质，但具体作用机制尚不清楚。
2.3 膜磷脂降解指标 甘油是细胞膜磷脂降解的产物。研究发现：正常人脑细胞外液中甘油的浓度仅为10~50 μmol/L，其主要来源于糖酵解途径。当脑组织发生缺血、缺氧时，细胞膜被破坏、降解，导致甘油水平明显增加。在脑缺血性损害过程中，甘油与Glu、乳酸及L/P比值等指标的变化有一定的规律；Glu和乳酸作为脑缺血最早期、最敏感的指标首先出现变化，接着L/P比值升高，最后出现甘油浓度明显增高，表明严重的脑缺血、脑细胞坏死。这对临床判断脑缺血的不同阶段并分别采取治疗措施有重要意义[9]。
3 影响因素
微透析回收率是影响微透析结果的主要因素，可分为相对回收率和绝对回收率。相对回收率指的是将透析管放在含有待测物质的液体中，用不含待测物质的灌流液进行透析，透析液中的物质浓度与透析管外该物质的浓度之比。绝对回收率指的是单位时间内某种物质进入灌流液，从流出液中测得该物质的总量。对微透析回收率影响较大的因素有[1]：①半透膜的面积：膜的面积越大，回收率越高。脑部一般用面积较小的膜。②灌流液的灌流速度：灌流速度与透析回收率成反比。一般灌流速度设定为0.1~5 μl/min，临床常用0.3 μl/min。③探针在组织中的滞留时间：回收率随时间延长而降低，一般在植入24 h内即开始测定。④温度：温度与回收率成正比，因此体外回收率实验应在与体内相同的情况下进行，如温度为37 ℃。
在只需要计算被测物质的相对浓度变化时，可简单地采用体外回收率法。由于被测物质在体外与体内的环境不同，检测结果不能严格地等同于实际的回收率。体内回收率测定中以内标法最准确，以低流速法相对简单易行。
4 问题和展望
在使用微透析技术时应注意以下情况[11，12]：①微透析技术是局部化学监测技术，不能全面反映高血压性脑出血时的脑变化，监测结果应结合临床和其他监测资料做出恰当的判断。②由于灌流速度、灌流液种类等方面的差异，不同的监测结果之间难以进行直接比较。③在评定药物疗效、测定药物浓度时应注意所测得的只是细胞外液中游离的药物浓度，而不包括与蛋白质结合的那部分药物浓度。④探头的植入会造成轻微的局部损伤，连续监测时应注意预防感染。
微透析技术经过多年来的持续发展已较成熟，成为一种临床监护技术[13]。欧洲许多神经重症监护中心已应用微透析技术进行床边监护，通过对脑组织细胞外液某些化学物质即时、连续、长时间的监测，在临床征象发生改变和颅内压升高前即可评估继发性脑缺血和脑损伤，为高血压性脑出血重症监护提供更多有关脑代谢方面的信息[14，15]。因此，微透析技术对于临床上研究高血压性脑出血后继发性脑缺血和脑损伤的发生机制、早期发现、早期诊断、制定治疗方案、评估疗效等方面均有重要价值，还可作为一种给药途径。
总之，微透析技术是一种简单、安全、有效的科研方法，它为包括高血压性脑出血在内的颅脑疾病的研究、治疗提供了新方法，并已取得初步成果。相信随着微透析技术的发展，它将会成为一种常规的临床研究与监测手段。
