意大利米兰比可卡大学医院的Thomas Langer等描述蛛网膜下腔出血患者脑脊液和动脉血浆的酸碱特性,并探讨SAH中HA的病理生理机制。结果发表在2022年2月的《Neurocrit Care》在线。
——摘自文章章节
【Ref: Langer T, et al. Neurocrit Care. 2022 Feb 23. doi: 10.1007/s12028-022-01450-1. [Epub ahead of print]】
研究背景
根据Stewart理论,生物体酸碱平衡由二氧化碳分压(pressure of carbon dioxide,PCO2)、强离子差值(the strong ion diference,SID)和弱非挥发性缓冲液总量(the total amount of weak nonvolatile bufers,ATOT)调节。由于脑脊液中(cerebrospinal fuid,CSF)蛋白含量较低,其酸碱平衡主要由PCO2和SID决定。急性脑血管疾病患者过度换气导致低碳酸性碱中毒(hypocapnic alkaliosis,HA)。其潜在的机制可能为脑脊液与外周血液共同决定脑细胞外环境的酸化,促使增加每分钟通气时间,以恢复呼吸中枢附近的正常pH值。意大利米兰比可卡大学医院的Thomas Langer等描述蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)患者脑脊液和动脉血浆的酸碱特性,并探讨SAH中HA的病理生理机制。结果发表在2022年2月的《Neurocrit Care》在线。
研究方法
研究回顾分析2017年2月至2018年10月在该医疗中心接受治疗的SAH患者临床资料以及脑脊液和动脉血浆样本。以脊髓择期手术患者作为对照组。测定脑脊液和动脉血浆样本中的酸碱度及电解质,镁、磷酸盐和白蛋白、血红蛋白浓度、红细胞和白细胞计数以及渗透压。
SID计算公式:SID=[Na+]+[K+]+2×[Ca2+]+2×[Mg2+]-[Cl−]-[Lac−]。其中Na+、K+、Ca2+、Cl和Lac指动脉血浆钠、钾、离子钙、氯和乳酸浓度,以毫摩尔数表示。
非碳酸弱酸的解离部分采用:[A-]=[Alb]×(pH×0.1204-0.625)+[Pi]×(pH×0.309-0.469)计算。其中[A-]单位为mmol/L,[Alb]单位为g/L,[Pi]单位为mmol/L,pH表示动脉血浆或脑脊液pH。
总弱酸量[ATOT]计算公式为:[ATOT]=[A−]×。其中pH值为动脉血浆或脑脊液pH;pKA=6.8,表示非碳缓冲液以10为底的负对数。测定脑脊液和动脉血浆SID、脑脊液和动脉血浆PCO2的差值为ΔSID和ΔPCO2。
根据Henderson-Hasselbalch方程计算碳酸氢离子浓度(HCO3−)。
动脉血浆PCO2<35mmHg和动脉血浆pH<7.45的患者被纳入HA组。12个月时进行格拉斯哥预后扩展量表(Glasgow Outcome Scale Extended,GOS-E)评分。GOS-E评分≥6分者为临床预后良好。
研究结果
20例SAH患者有自主呼吸,其中10例气管插管;患者平均年龄57±11岁,女性16例,体重指数25。入住ICU时,世界神经外科协会联盟(WFNS)中位评分为3.5分(1-4分),改良Fisher中位评分为4分(3-4分),纳入研究时GCS中位评分为12分(9-15分)。在脑脊液和动脉血浆采样时,无患者出现中枢性呼吸衰竭或低氧呼吸衰竭。对照组25例患者,其中8例ASA分级为I级,17例ASA分级为II级;平均年龄56±16岁,女性9人,体重指数24。与对照组相比,SAH组中女性患者多(p=0.004)。
SAH组患者脑脊液以红细胞和白细胞增多为特征,而对照组患者脑脊液无红细胞,每微升只有2±2个白细胞。与对照组相比,SAH组患者CSF的SID、PCO2较低,而ATOT基本相似,pH值无明显差异。CSF中SID减少主要由乳酸浓度增加引起(p<0.001)。
动脉血浆样本中,SID、PCO2值基本一致。与对照组相比,SAH组患者ATOT较低,以致动脉血浆PH值较高。SAH组患者ATOT降低是由白蛋白(p<0.001)和磷酸盐(p=0.003)浓度降低所引起。
SAH组患者与对照组患者ΔSID、ΔPCO2均有显著差异。SAH组患者动脉血浆渗透压(p<0.001)和脑脊液渗透压(p=0.001)均显著升高。
与对照组相比,有自主呼吸的SAH患者HA的发生率较高(40%:4%;p=0.003)。在SAH中进行HA亚组分析时,未观察到人口统计学和临床变量的差异。尽管HA组患者脑脊液SID较低(p=0.002),但脑脊液PCO2和pH值差异无统计学意义。动脉血浆中,除由选择标准导致的PCO2和pH值的差异外,动脉血浆SID在HA患者中明显降低。与HA组患者相比,非HA组患者的ΔPCO2值较低。值得注意的是,HA组患者的ΔPCO2值与对照组的测量值基本相似(p=0.78)。
在对照组中,单因素分析显示CSF中SID(p=0.93)、PCO2(p=0.13)与pH之间无显著相关。SAH组患者脑脊液SID(r=0.54;p=0.01)和PCO2(r=0.59;p=0.006)均与脑脊液pH呈线性相关。在多元线性回归分析中,SID、PCO2与PH值仍然独立相关(r2=0.79;p<0.001)。在单因素分析中,脑脊液钠(r=0.55;p=0.01)、氯(r=0.62;p=0.003)和乳酸(r=0.60;p=0.005)与脑脊液pH值显著相关。在多元线性回归分析中,只有乳酸与脑脊液pH值独立相关。在整个SAH人群中,脑脊液SID与动脉血浆PCO2呈正相关。同样,脑脊液SID与动脉血浆pH呈负相关(r=0.62;p<0.004)。
6例SAH患者出现症状性血管痉挛,其中2例死于ICU,4例随访失联。发生血管痉挛患者的动脉血浆和脑脊液酸碱特征与未发生血管痉挛的患者无显著差异。脑脊液SID(或ΔSID)与改良Fisher量表评分之间无显著相关性。HA患者和非HA患者的GOS-E评分无差异(p=0.64)。16例患者中有10例临床结果良好(GOS-E评分≥6分)。临床预后较差的患者脑脊液乳酸浓度较高(p=0.006)。
结论
总之,SAH患者出现局部性脑脊液酸中毒,以脑脊液SID降低为特征,主要由乳酸浓度增加引起。脑脊液PCO2代偿性降低以恢复正常的脑脊液pH值,这种代偿机制可能解释SAH患者动脉血浆HA的高发生率。