新生儿缺氧缺血性脑病钙平衡紊乱与脑损伤的相关性研究
【摘要】 目的 检测新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)患儿红细胞内外钙浓度及红细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATPase活性,研究所检测指标与脑损伤程度之间的关系,并探讨出现低钙血症时能否钙剂治疗,从而最大限度地提高HIE的疗效,减少死亡和伤残。方法 采用流式细胞仪测定86例不同程度新生儿缺氧缺血性脑病患者红细胞内Ca2+浓度,以I-STAT1-Analyzer测定血浆游离钙,以化学比色法测定红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATPase活性;以30例足月新生儿作为对照组,均为羊水吸入和咽下综合征患者。将HIE组中部分患儿再分为补充钙剂组与未补充钙剂组,当补充钙剂疗程结束后再次检测各组相关指标。结果 HIE急性期血浆游离钙浓度水平均明显低于对照组,(P<0.05),红细胞内Ca2+浓度水平均明显高于对照组(P<0.05),红细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATPase活性明显低于对照组(P<0.05);这些指标的变化与脑损伤的严重程度相关;在补充钙剂后红细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATPase活性及红细胞内Ca2+浓度均与未补充钙剂组差异无统计学意义(P>0.05),而血浆游离钙浓度较未补钙组显著升高(P<0.05)。结论 HIE时红细胞内钙超载,血浆游离钙降低,且红细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATPase活性降低;补充钙剂后红细胞内游离钙浓度并未明显上升,故而HIE时对有低钙血症临床表现的患儿补充钙剂是可行的,但本研究并未解决补充钙剂后是否会延长细胞内钙超载的持续时间,因此提出以短期应用为妥,一旦临床表现缓解即可停止补充,血浆游离钙仅做为参考。
【关键词】新生儿;缺氧缺血性脑病;红细胞内外钙浓度;红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATPase活性
【Abstract】 Objective To research the relationship between some detective indicators and the neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy(HIE)brain injury,by detecting the Ca2+concentrations inside and outside of erythrocytes as well as Ca2+-Mg2+-ATPase activity on erythrocyte membranes in children with HIE.Meanwhile,to discuss whether the calcium treatment could be used in the situation of hypocalcemia for the purpose of improving the effect of HIE maximatily and decreasing mortality and disability.Methods The clinical of 86 cases with HIE neonatus were studited. 86 cases of HIE neonatus,we detected erythrocyte intracellular Ca2+concentration by flow cytometry,plasma free calcium by I-STAT1-Analyzer and erythrocyte membranes Ca2+-Mg2+-ATPase activity by chemical assay.As the control group,30 cases of full term infants were takenwho were all inhaled and ingested amniotic fluid.The HIE group was subdivided into groups with and without calcium supplement.The above indicators were detected again in groups at the end of calcium treatment.
Results In HIE acute phase,plasma free Ca2+concentrations were significantly lower than the control group(P<0.05),erythrocyte intracellular free Ca2+concentration were significantly higher than the control group(P<0.05),erythrocyte membrane Ca2+-Mg2+-ATPase activity was significantly lower than the control group(P<0.05). These changes are relevant with the severity of brain injury.After calcium supplement,erythrocyte membrane Ca2+-Mg2+-ATPase activity and erythrocyte intracellular free Ca2+concentrations were no significant differences with that without added calcium group(P>0.05),while the plasma concentration of free calcium was significantly higher(P<0.05).
Conclusion Erythrocyte intracellular calcium ion is overloaded,plasma free Ca2+concentration and erythrocyte membrane Ca2+-Mg2+-ATPase activity are decreased in HIE.After calcium supplement,erythrocyte intracellular free Ca2+concentration did not significantly increase.calcium supplement is feasible in HIE children with hypocalcemia.But this study did not address whether the additional calcium would extend intracellular calcium overload duration.Therefore,short-term application should be used as long as the remission of clinical manifestations.And plasma free calcium is a reference only.
【Key words】
Newborn; Hypoxic-ischemic encephalopathy; Ca2+concentration inside and outside of erythrocytes; Erythrocyte membrane Ca2+-Mg2+-ATPase activity
钙与新生儿缺氧缺血性脑病的关系已得到公认,1977年Nicholson第一次提出钙介导缺氧缺血后神经元死亡的学说[1],1992年Schurr等在体外实验中发现Ca2+超载假说最能说明缺氧缺血性脑损伤后神经元死亡的机制,其后研究已证实缺氧缺血常引起细胞内钙超载,诸多实验都证实在缺氧造成的神经元损伤时,有细胞内的钙异常蓄积,这种变化比神经细胞坏死出现得早,钙浓度增高的程度也与神经细胞坏死的数量成正比[2],细胞内过度升高的钙离子可触发一系列有害的酶反应过程,最终导致不可逆的细胞损害被认为是与其细胞受损的中心环节,是导致细胞凋亡或死亡的“最后共同途径”。但在细胞内钙超载的同时常伴有血浆游离钙的降低,而是否应该予以补充钙剂以及如何补充钙剂一直存在争议,一般认为HIE患儿的总钙并不低而只是钙分布异常,并非真正缺乏,补充钙剂后细胞外液Ca2+增加有可能造成钙再次大量内流进而造成细胞损伤,因而建议使用钙通道阻滞剂协助治疗,但目前还没有证明对HIE安全而有效的钙通道阻滞剂;亦有研究认为出现惊厥、呼吸障碍等低钙血症的症状后如不及时予以缓解会进一步加重脑损伤,故建议补充钙剂。
本文主要研究HIE患儿红细胞内外钙浓度及红细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATPase活性及其这些指标与脑损伤的相关性,并且进一步研究补充钙剂后各相关指标变化,从而为HIE出现低钙血症时是否能够补钙以及如何补钙寻找依据,以利于最大限度地提高HIE的疗效,减少死亡和伤残。
1 对象和方法
1.1 研究对象
1.1.1 HIE组 根据2004年中华医学会新生儿学组在长沙最新制定的诊断和分度标准进行诊断和分组[2],均为2006年7月以后在山西省儿童医院新生儿科住院的患儿,共82例,其中,男52例,女30例,平均胎龄(39.28±1.54)周,平均年龄(12.67±7.47)h。有感染性疾病、溶血性疾病、先天性疾病的患儿排除在外。
1.1.2 对照组 选择同期在新生儿科住院的30例足月早期新生儿作为对照组,均为羊水吸入和咽下综合征患者。其中,男18例,女12例,均无围产期窒息史,无感染性疾病、溶血性疾病和先天性疾病,无宫内发育迟缓,其母孕期健康。经统计学分析,该组新生儿在胎龄、日龄、出生体重等组成上与HIE组差异无显著性(P>0.05),见表1。
表1
不同程度HIE组患儿和对照组患儿的一般资料
组别例数年龄(h)胎龄(W)出生体重(kg)
轻度HIE组3011.85±6.6539.05±1.213.63±0.35
中度HIE组3013.19±8.4039.23±1.513.36±0.49
重度HIE组2212.96±8.5839.56±1.063.23±0.65
对照组3015.92±8.6138.30±1.273.39±0.53
F值0.3261.6012.345
P值>0.05>0.05>0.05
1.1.3 补钙组和非补钙组
HIE组中30例患儿出现低游离钙血症同时出现相关临床表现(惊厥,呼吸障碍),按照家长意愿补钙者20例,未补钙者10例,分别列入补钙组和非补钙组。
1.2 研究方法
1.2.1 标本采集 86例HIE患儿均于入院当天(生后0~3 d、急性期)、30例非HIE组于生后0~3 d均用真空管(EDTA抗凝)常规取静脉血2 ml,取血待测;均同时采约120 μl动脉血测定血浆游离钙,且在HIE补充钙剂组于补充钙剂3 d后、HIE非补钙组常规治疗3 d后,再次以相同的方法采血,测定各组相关指标。
1.2.2 检测方法 采用流式细胞术检测红细胞内Ca2+浓度,以I-STAT1-Analyzer测定血浆游离钙浓度,以化学比色法检测红细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATPase活性。
1.2.3 统计学分析 实验数据以均数±标准差(x±s)表示。各组间均数的两两比较用LSD法。各变量间关系作直线相关分析。以P<0.05为差异有显著性。全部资料均采用SPSS12.0版统计软件进行统计学分析。
2 结果
2.1 红细胞内游离钙浓度(见表2)。
表2
HIE各组与对照组红细胞内游离钙浓度
(相对荧光强度)
组别例数红细胞内游离钙浓度(相对荧光强度)
轻度HIE组30114.98±29.25
中度HIE组30320.86±33.61▲★
重度HIE组22443.13±40.12▲★
对照组30106.39±26.65
注:▲表示与轻度组比较P<0.05;★表示与对照组比较P<0.05
2.2 血浆游离钙浓度(见表3)。
表3
HIE各组与对照组血浆游离钙(mmol/L)
组别例数血浆游离钙(mmol/L)
轻度HIE组300.95±0.24
中度HIE组300.76±0.13▲★
重度HIE组220.61±0.11▲★
对照组300.96±0.19
注:▲表示与轻度组比较P<0.05;★表示与对照组比较P<0.05
2.3 红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATPase活性(见表4)。
表4
HIE各组与对照组红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP
酶活性(μmolPi/mgprot/hour)
组别例数红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶活性(μmolPi/mgprot/hour)
轻度HIE组300.70±0.11
中度HIE组300.50±0.11▲★
重度HIE组220.40±0.14▲★
对照组300.65±0.10
注:▲表示与轻度组比较P<0.05;★表示与对照组比较P<0.05
2.4 相关性研究
2.4.1 中度和重度HIE组红细胞内游离钙浓度与红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶活性呈负相关,(r=-0.684,r=-0.772,P<0.05)。
2.4.2 中度和重度HIE组红细胞内游离钙浓度与血浆游离钙呈负相关,(r=-0.574,r=-0.740,P<0.05)。
2.4.3 中度和重度HIE组红细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶活性与血浆游离钙呈正相关(r=0.505,r=0.534,P<0.05)。
