人脑桥静脉流出端肌性超微结构及其对颅内压的作用

 
　　作者：孔大伟　　作者单位：山东大学附属省立医院神经外科， 济南 250021

　　【摘要】目的 观察人脑桥静脉流出端管壁的肌性超微结构，揭示该段血管的收缩和舒张特性，探讨其对颅内静脉血液流出的调节机制。方法 非血管源性神经系统疾病患者行开颅手术，术中截取脑桥静脉至近静脉窦端，选取脑桥静脉流出端行超薄切片，重金属盐染色后透射电子显微镜下观察。结果 电子显微镜下观察显示，人脑桥静脉流出端的肌性超微结构特征与脑静脉系统其他部位显著不同：存在散在、孤立的平滑肌细胞，细胞间未见缝隙连接，未发现神经纤维组织，无平滑肌细胞的功能性统一体。结论 脑桥静脉流出端不具有自主舒缩功能，缺乏主动调控机制，其具有的特殊形态学特征提示其可能是脑血液循环中静脉血液流出的关键环节，是调节颅内压的关键环节之一。

　　【关键词】 人脑桥静脉 肌性超微结构 颅内压

　　veins and its significance on intracranial hypertension

　　KONG Dawei， PANG Qi, XU Shangchen, SI Zhichao, WANG Hanbin, ZHU Yufang

　　(Department of Neurosurgery, Provincial Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan 250021, China)

　　To explore the regulatory mechanism of muscular ultramicrostructures of the outflow segments on blood flowing out from the cerebral bridging veins. Methods Bridging veins were obtained from patients suffering from nonvenous disorder diseases of the central nervous system. The junctures of bridging veins were completely isolated as close as possible to superior sagittal sinus and sliced. Then serial sections of the outflow segments were observed by transmission electron microscopy. Results Muscular morphological features of the outflow segments of cerebral bridging veins were obviously different from those of other parts of the cerebral vein system. Sporadic and isolated smooth muscle cells were discovered by electron microscopy, but no nerve fibers and no gap junctions were found between cells. Conclusion The outflow segment of bridging veins can not functionally contract and dilate， the control mechanism here must be passive. Its special morphological pattern indicates that the outflow segment is the possible key point to control vein outflow and so it is a possible key point to regulate intracranial hypertension.

　　Key words： Cerebral bridging veins; Ultra microstructure; Intracranial hypertension 颅内压增高是影响神经系统疾病预后的主要因素，是神经科学领域亟待解决的难题。容量调节是颅内压调节的基本原理，循环系统内贮存的血液是颅内可供调节体积的重要部分，如通过控制动脉血压减少入颅血流量、促进毛细血管对组织间液的重吸收等[12]。静脉血液容量是颅内循环系统体积大的部分，可供调节的体积也大，加之其不会影响到脑灌注压，因此成为近期关注的热点问题。本研究选取位于脑静脉系统末端的脑桥静脉流出端作为研究对象，利用电子显微镜观察流出端的肌性超微结构，以期揭示其收缩、舒张的形态学特征，探讨静脉血液流出颅外的可能调控环节，并为下一步针对脑静脉系统治疗颅内压增高提供理论依据。

　　1 资料与方法

　　1.1 临床资料 15条人脑桥静脉取自山东大学附属省立医院神经外科非血管疾病原因行开颅手术的的13例患者，其中9例为外伤导致的上矢状窦损伤患者，其余4例为额顶叶脑膜瘤患者，13例患者中男8例，女5例，15～69岁，平均45.6岁。

　　1.2 大体标本处理 常规神经外科开颅后，术中小心暴露脑桥静脉，肉眼下可看见包括上矢状窦、脑桥静脉、相邻脑组织和硬脑膜在内的区域，显微镜下尽量游离至脑桥静脉和上矢状窦之间交界处后，先以银夹夹闭后电凝切断取出，为避免患者术后静脉回流障碍，一般选择额叶部分的桥静脉，不伤及周围各种结构避免引起术后并发症。脑桥静脉一经取出后，快速以PB冲洗组织周围的血液等污物，并立刻放入3%戊二醛中固定，保存运回实验室。随后修正样品为横断面约1?mm2，长约2～3?mm的条状后再次置入3%戊二醛中，之后按常规透射电子显微镜(TEM)样品制备方法漂洗、OsO4固定、漂洗、脱水、浸透、Spon812包埋，光镜半薄切片定位后行超薄切片，每片厚约30?nm，用枸橡酸铅和醋酸双氧铀电子染色，日立H800型透射电子显微镜下观察并拍照。

　　1.3 脑桥静脉流出端选择 将术中所取得的血管末端作为起始点(桥静脉与矢状窦连接处)，逆血流方向确定距离起始点约0.2～0.5?cm区段为脑桥静脉流出端，选取该段中点附近作为样本连续切片[3]。

　　2 结 果

　　2.1 平滑肌细胞间关系 。平滑肌细胞散在单个存在，未发现各平滑肌细胞间有缝隙连接等结构，不能形成功能整体，也未能发现相应神经纤维组织。

　　2.2 单个平滑肌细胞的超微结构 。脑桥静脉流出端电子显微镜观察发现平滑肌细胞，细胞质内有胞膜小凹、线粒体、高尔基体，其中高尔基复合体区明显，还可见密斑、密体和肌丝清晰显示脑桥静脉流出端致密分布的胶原纤维，胶原纤维集合成束，纤维边界清晰，电子密度均一，束内各纤维近乎平行。排列方式也不同于其余静脉区段的纵向排列。

　　3 讨 论

　　目前临床治疗颅内压增高的方法主要有两种[4]929：一是针对颅内压本身(ICPtargeted)，包括控制性过度通气，静脉注射高渗药物以及应用巴比妥类药物等;二是降低颅内血流量(CBFtargeted)，如控制血压、降低颅内灌注压使入颅血液量减少从而达到降低颅内压的目的。另外还有利尿，影响脑脊液的产生和吸收等。此类治疗颅内高压的方法能够在短期内起到降低颅内压的效果，但由于颅内压升高本身已经引起脑灌注压下降，减少维持脑部代谢必需的基础脑血流量，导致脑缺血、水肿引起二次脑损伤，产生严重后果。Grande等[4]936意识到了足够脑灌注压的重要性及其在防止颅内压增高患者继发脑缺血损伤中的重要性，并提出了“Lund”概念[56]。Grande等[4]研究认为，只要过多的液体能够回吸收入静脉即能引流出颅腔，继而降低颅内压，却忽视了脑内液体重吸收后，是先汇入颅内静脉经由静脉窦流出颅腔的，淤积在静脉中的血液流出及流出量的大小还受到脑桥静脉的限制，如果血液不能顺利由静脉流出，则Lund概念中毛细血管所回吸收的液体只是由颅腔中的动脉血管床、组织间隙和细胞内转移到了样位于颅腔的静脉血管床，液体的转移并未起到减少颅内体积的效果。

　　由此颅内液体循环的后通路脑内静脉系统可能是降低颅内压、真正减少颅腔内容物体积的有效环节[7]。正常情况下存在于脑静脉血管床的颅内血容量大概占整个颅腔容量的6%，占全脑血容量的70%～80%，由于静脉血体积占到相当高的比例，可用于调节容量变化的体积更多，所能发挥的调节作用会比动脉更明显，加之其不会降低灌注压，影响脑组织的血液供应和能量代谢[89]，因此脑静脉系统血流动力学特点及其对颅内压增高的调节机制以及由静脉血容量减少始动的颅内容物体积减少对于指导治疗颅内压增高具有重要的理论及临床意义。Asgeirsson等[10]的研究发现桥静脉接近矢状窦一端存在的形态学狭窄与静脉压力的突然下降(“Waterfall ”现象)相关，从而提出流出口阻力是颅内压增高时脑静脉流出的可能调节机制[11]。

　　本研究观察结果表明，脑桥静脉流出端可能是调控血液引流出颅关键环节。胶原纤维细胞本身无自主收缩和舒张功能，而本研究在脑桥静脉流出端发现平滑肌细胞单个存在，之间没有任何连接结构，也就无法形成具有收缩和舒张的功能统一体，此处对颅内静脉血液流出的调控必然为被动反应，不能主动通过改变此段血管的半径而对静脉血容量进行阻力调节。当颅内压升高时，血管承受来自于内部血液的周向或轴向压力而发生变形，胶原纤维能对抗这种压力而防止血管的过度扩张或伸长，而此处的孤立平滑肌细胞不能起到扩张或深长血管的作用。大量研究证实颅内压增高状态下颅内静脉血液处于淤积状态，即静脉血管处于扩张状态，但由于此处存在环形排列的致密胶原纤维以及特殊的肌性结构，使流出端与其近端的静脉不会或者很少程度的出现扩张，根据Poiseuille法则(血流阻力R=8ηι/πr4，其中R是血管阻力，γ是血管半径)周向扩张受限的流出端静脉血管实际形成了阻止静脉血液流出的相对阻力，这种生物力学上的被动变化机制显然会影响到颅内静脉血液循环的血流动力学：机体对颅内压增高的反应形成了压力增高-脑桥静脉流出端阻力增加-静脉血液流出减少-颅内容物体积增加-进一步导致压力增高的恶性循环，这一现象与机体受到其他外部损害产生的良性代偿是不同的，因此主动干预脑静脉系统影响颅内压，切断颅内压增高与静脉血容量增加之间的恶性循环进而降低颅内压是非常必要的。