正常情況下，腦組織代謝十分旺盛，但腦組織本身基本沒有能量物質(zhì)的儲備，其能量來源幾乎全部依賴葡萄糖的氧化。所以，腦組織需要連續(xù)不斷的氧供和葡萄糖，糖代謝產(chǎn)生的能量主要用于維持細(xì)胞膜內(nèi)外離子濃度差、神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞、各種必需物質(zhì)的合成等。但是，創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）后在損傷區(qū)及其周圍組織血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能紊亂，灌流不足，氧供缺乏，葡萄糖代謝從有氧氧化向無氧糖酵解轉(zhuǎn)化，腦細(xì)胞能量代謝障礙，多種離子泵無法正常工作，引起細(xì)胞內(nèi)外離子失衡等，導(dǎo)致細(xì)胞損傷。因此，TBI后的細(xì)胞代謝及離子平衡在TBI的病理生理過程中起了重要的作用。如果能在TBI的臨床救治中考慮這些問題，并采取必要措施保持病人的代謝及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，可有效地減少TBI的并發(fā)癥且改善預(yù)后。

（一）細(xì)胞代謝

1．TBI后全身變化對腦代謝的影響 許多研究報(bào)道，TBI后立即引起全身血流、代謝等的顯著變化，而這些變化在影響TBI的病理生理過程中起了不可忽視的作用。首先，TBI后常因伴發(fā)創(chuàng)傷后暫時(shí)或持續(xù)的呼吸暫停、血?dú)庑亍?nèi)臟出血等導(dǎo)致全身出現(xiàn)低氧和低血壓，在顱腦創(chuàng)傷數(shù)據(jù)庫中，低氧血癥患者達(dá)46%，有幾乎35%的重型TBI患者記錄有低血壓，且出現(xiàn)低氧和低血壓的患者往往預(yù)后不良。因此，TBI患者出現(xiàn)低氧后應(yīng)早期進(jìn)行氣管插管，以保證氣道供氧充足，研究顯示所有語言障礙或不能遵囑活動(dòng)的患者均應(yīng)常規(guī)插管，事實(shí)上GCS低于8分的患者均需行氣管插管和輔助呼吸。盡管氣管切開的并發(fā)癥可高達(dá)32%，但仍不失為建立有效通氣的好方法。和低氧一樣，對低血壓的處理應(yīng)盡早，增加液體輸入能顯著增加腦灌注，可顯著改善神經(jīng)功能狀況，但對TBI后出現(xiàn)低血壓的患者的最佳液體復(fù)蘇方案仍有爭論。

其次，TBI后全身組織器官的代謝因機(jī)體應(yīng)激而產(chǎn)生明顯的變化，主要包括：①高能量代謝。它是嚴(yán)重TBI后全身代謝反應(yīng)的主要特點(diǎn)之一，其特征性變化是氧耗和能耗增加，相應(yīng)的是心排血量增加、外周血管阻力下降和熱能需求量增加。導(dǎo)致這種高能量代謝反應(yīng)的主要原因是兒茶酚胺分泌增加，后續(xù)的代謝需求增加與感染、病人的異常肌肉活動(dòng)和食物的熱效應(yīng)有關(guān)。②高分解代謝。TBI后蛋白質(zhì)分解代謝增加，表現(xiàn)為體重下降，肌肉消耗、內(nèi)臟蛋白（前白蛋白、清蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白）水平降低，這種高分解代謝的確切機(jī)制尚不明確，原因可能包括機(jī)體能耗增加、氮效率下降、使用激素和營養(yǎng)攝入不足等。尿氮排泄能反映機(jī)體為滿足組織熱能需求而分解氨基酸的量，顱腦損傷后氮喪失增多，平均為21．4g／d，且至少持續(xù)3周，尚不清楚這是否為高分解代謝征象。Deutschman等認(rèn)為，尿氮排泄量并非創(chuàng)傷后第1周反映應(yīng)激代謝水平或足量營養(yǎng)支持的可靠指標(biāo)。除能量正平衡外，顱腦損傷后2周內(nèi)很難達(dá)到正氮平衡，持續(xù)的尿氮排泄增多，提示肌肉組織的代謝水平可能較高。另外，尿氮排泄量也可受到總熱能攝入量的影響，進(jìn)食不足或過量使用類固醇激素均可使尿氮排泄增加。TBI后蛋白質(zhì)分解代謝增加有廣泛的內(nèi)涵，但積極的營養(yǎng)支持治療可干預(yù)此種狀況。③高血糖。TBI后高血糖是一常見現(xiàn)象。在傷后24h內(nèi)較常見，主要原因是兒茶酚胺水平升高，部分原因是由于出現(xiàn)胰島素或胰島素樣物質(zhì)的拮抗或使用激素。已知高血糖可加重腦缺血，可能與缺血區(qū)腦組織無氧代謝增加有關(guān)，導(dǎo)致細(xì)胞乳酸積聚和酸中毒，持續(xù)損害神經(jīng)組織。TBI后第1天血糖水平增高（＞11mmol／L）提示預(yù)后不良，血糖升高水平與TBI的嚴(yán)重性呈正相關(guān)，與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)血糖＞11mmol／L時(shí)應(yīng)考慮使用胰島素。④此外，還有一些急性相反應(yīng)相關(guān)蛋白和微量元素的變化，急性相反應(yīng)是一種內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制，以保護(hù)創(chuàng)傷愈合所必需的代謝環(huán)境，其特征性表現(xiàn)是發(fā)熱和白細(xì)胞增加，而并無感染存在的證據(jù)。伴隨高濃度的血漿急性相反應(yīng)蛋白和清蛋白水平降低，各種微量元素（Zn、Fe、Cu）的血漿濃度也發(fā)生改變。這些變化大部分有益于病人的生存，但內(nèi)臟蛋白合成下降和微量元素變化是其有害的一面。鋅是許多酶代謝過程的催化劑，對機(jī)體利用糖類、脂肪和蛋白質(zhì)非常重要。TBI后尿鋅排泄增加，而血中濃度下降，鋅替代治療有助于增加內(nèi)臟蛋白合成和改善GCS評分。

雖然上述代謝反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制尚未完全闡明。但它們的變化必然影響到腦組織與細(xì)胞的代謝，以上研究提醒我們，在處理TBI患者（尤其是重型TBI患者）不僅應(yīng)從腦代謝角度，而且應(yīng)從全身角度糾正代謝紊亂，這樣才促進(jìn)腦細(xì)胞代謝盡快恢復(fù)正常。

2．TBI后全腦與局部腦血流與代謝的變化 腦的重量僅占體重的2%～3%，但所需血流量占心排量的15%～20%，氧耗占全身的20%。生理狀態(tài)下，成年人腦血流量（cerebral blood flow，CBF）在自動(dòng)調(diào)節(jié)、化學(xué)調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用下，血流量平均每分鐘700～850ml，但其流量隨年齡增長而漸減，約減少20%。腦內(nèi)灰質(zhì)血流量為白質(zhì)的3～4倍。顱腔和椎管容積相當(dāng)固定，其中充滿神經(jīng)組織、血管和腦脊液等內(nèi)容物，故顱內(nèi)具有一定的壓力，稱為顱內(nèi)壓（intracranial pressure，ICP），它受顱內(nèi)容積和內(nèi)容物的影響。腦血流量受顱內(nèi)壓的影響，如果ICP增加值超過4kPa（30mmHg），腦血流阻力即明顯增加，腦血流量也立即減少而出現(xiàn)不良后果。TBI時(shí)腦血流變化還和傷情、持續(xù)時(shí)間、顱內(nèi)壓、血管阻力以及有無合并低血壓／休克等因素有關(guān)。在TBI早期腦血流量和腦代謝一般都降低，其程度取決于受傷的程度。輕、中型TBI，腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能紊亂，腦血流減少，但此時(shí)腦代謝相對降低，因此腦血流減少程度尚能維持TBI后腦氧消耗量，即腦血流和腦氧消耗可暫維持病理性平衡狀態(tài)。如能及時(shí)給予治療，腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)即可逐步恢復(fù)，腦灌流量也逐漸恢復(fù)正常。反之，如果未能及時(shí)解除自動(dòng)調(diào)節(jié)紊亂，其暫時(shí)的病理性平衡被打破，腦血流進(jìn)一步減少。重型TBI時(shí)，中樞及外周交感神經(jīng)系統(tǒng)釋放去甲腎上腺素和腎上腺素等明顯增加，加之血腦屏障受損，大量血管活性物質(zhì)入血，甚至蛛網(wǎng)膜下腔出血產(chǎn)生的血紅蛋白及其分解產(chǎn)物，都能引起腦血管痙攣，可使腦血流調(diào)節(jié)功能嚴(yán)重紊亂，此時(shí)腦組織微循環(huán)呈低灌注狀態(tài)。腦血流量銳減，加劇腦缺血缺氧。臨床觀察發(fā)現(xiàn)，腦損傷后意識障礙越嚴(yán)重，腦血流降低明顯，預(yù)后也越差。TBI合并低血壓／休克時(shí)，在原發(fā)性腦損傷引起腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能紊亂，腦血流減少的基礎(chǔ)上，又增加了腦血流灌注不足的有害因素，可加重繼發(fā)性腦損害，以及合并心、腎衰竭等。所以，臨床上為監(jiān)測腦血流變化，廣泛采用監(jiān)測平均動(dòng)脈壓（mean arterial blood pressure，MAP）、腦灌注壓（cerebral perfusion pressure，CPP）、顱內(nèi)壓（ICP）等變化，動(dòng)態(tài)判斷腦血流變化，以便及時(shí)采取處置措施。

決定腦代謝的因素除腦血流外，另一關(guān)鍵因素是腦氧代謝的問題，近來人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的ICP監(jiān)測和CPP監(jiān)測，由于缺乏腦血管阻力的信息，因而正常ICP時(shí)腦循環(huán)不一定正常，正?；蚋叩腃PP并不一定說明腦循環(huán)灌注是正常的。CBF測定盡管在反映腦血流動(dòng)力學(xué)方面比CPP準(zhǔn)確，但只是一個(gè)單純的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，不能反映腦代謝狀況，而腦的充血或缺血?jiǎng)t是針對于代謝而言的。所以，不管CBF多少，只要血液供應(yīng)能夠滿足腦代謝需要?jiǎng)t意味著腦循環(huán)正常，否則為腦缺血。腦氧代謝指標(biāo)反映腦血液供應(yīng)與腦代謝所需之間的匹配關(guān)系，因此能夠更準(zhǔn)確地反映腦循環(huán)狀態(tài)。腦血流減少時(shí)腦組織為維持正常代謝需要而從血流中攝取氧的比例相對增多，因而腦靜脈血中氧含量下降；反之，腦血流增多超過代謝需要時(shí)，腦組織從血流中所攝取氧的比例相對減少，致腦靜脈血中氧含量增高。所以，近年來有頸靜脈氧飽和度（SjvO2）監(jiān)測和經(jīng)顱近紅外線頻譜法（NIRS）來測定腦組織氧代謝狀況。這兩種方法都是間接測定全腦組織氧供情況，不能了解局部腦組織氧代謝變化，不能對腦組織的CO2潴留和酸堿平衡作出判斷。而且測量值不穩(wěn)定，易出現(xiàn)偽值，可靠性不佳，不能連續(xù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測。加之近年來發(fā)現(xiàn)TBI后腦組織本身的血流分布是不均勻的，損傷區(qū)、損傷周圍區(qū)與正常腦區(qū)的CBF的變化是有差異的。

因此，局部腦血流和腦氧代謝的概念被提出來，并逐漸得到大家認(rèn)可，局部腦血流和腦氧代謝的監(jiān)測意義非同尋常。隨著監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，英國Codman公司生產(chǎn)出一種Neurotrend－7監(jiān)測系統(tǒng)，是將一根直徑為0．5mm多參數(shù)傳感器探頭插入腦組織中持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測局部腦組織的CBF（rCBF）、腦組織氧分壓（PbtO2）、腦組織CO2分壓（PbtCO2）、pH以及腦溫，直接獲取腦組織氧合與代謝指標(biāo)，其監(jiān)測的PbtO2反映的是細(xì)胞水平的氧供給和氧耗量的凈平衡，PbtCO2反映的是細(xì)胞水平CO2的產(chǎn)生和CO2清除間的凈平衡。研究顯示Neurotrend－7監(jiān)測不僅能實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地反映腦組織的病理生理變化，而且對判斷重型腦損傷患者預(yù)后具有較大意義。如當(dāng)PbtO2＜5mmHg且持續(xù)30min時(shí)，病死率為50%，當(dāng)PbtO2＜10mmHg且持續(xù)105min時(shí)，病死率為50%，當(dāng)PbtO2＜15mmHg，持續(xù)4h的病死率為50%。因此，腦組織局部rCBF、PbtO2、PbtCO2、pH的監(jiān)測能較真實(shí)地反映腦組織與細(xì)胞的代謝狀態(tài)，對醫(yī)生準(zhǔn)確判斷腦組織與細(xì)胞的代謝狀態(tài)具有重要的指導(dǎo)意義。

3．TBI后腦細(xì)胞的代謝變化 TBI后全身、全腦和腦局部的血流、代謝變化必然影響到細(xì)胞水平的代謝變化，但TBI后的原、繼發(fā)損傷因素自身亦可引起神經(jīng)細(xì)胞的能量代謝發(fā)生變化。以上因素綜合作用而影響神經(jīng)細(xì)胞的能量代謝變化。首先，細(xì)胞攝氧能力變化，目前尚無直接監(jiān)測單個(gè)細(xì)胞攝氧能力的方法，但有較多間接方法，如檢測腦組織PbtO2、PbtCO2、氧攝取分?jǐn)?shù)（oxygen extraction fraction，OEF）等的變化。研究顯示TBI后損傷區(qū)周圍腦組織的雖然CBF下降，但OEF上升，說明TBI后細(xì)胞的氧攝取能力是上升的。近來，發(fā)現(xiàn)了特異分布在神經(jīng)元中具有攜氧功能的腦紅蛋白（neuroglobin，Ngb），觀察顯示缺血缺氧后Ngb表達(dá)升高，間接提示TBI后細(xì)胞攝氧能力增強(qiáng)。其次，細(xì)胞線粒體功能的變化。線粒體的功能主要是氧化磷酸化產(chǎn)生ATP，為細(xì)胞的活動(dòng)提供能量。同時(shí)線粒體也是細(xì)胞內(nèi)主要耗氧部位，是產(chǎn)生自由基的主要場所。不少研究表明線粒體功能障礙是TBI的特征性變化之一，并且線粒體在TBI后細(xì)胞的存活和死亡中起重要作用。線粒體不僅是產(chǎn)生ATP的場所，同時(shí)通過電子傳遞系統(tǒng)的質(zhì)子泵來維持線粒體膜電位，從而維持胞內(nèi)Ca2＋穩(wěn)定。但TBI后線粒體功能障礙導(dǎo)致Ca2＋釋放、氧自由基的產(chǎn)生和ATP生成障礙，是導(dǎo)致細(xì)胞代謝障礙的重要原因。應(yīng)用微透析（microdialysis）或高效液相質(zhì)譜技術(shù)（HPLC）檢測發(fā)現(xiàn)TBI后神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)磷酸肌酸（PCr）、ATP和總腺苷酸池（ATP＋ADP＋AMP）等均下降。所以，有學(xué)者應(yīng)用解耦聯(lián)劑能較好地維持線粒體膜電位的穩(wěn)定，從而穩(wěn)定其Ca2＋攝取和循環(huán)，可減輕組織損傷和促進(jìn)功能恢復(fù)。此外，有研究顯示TBI后，神經(jīng)細(xì)胞的糖代謝途徑會出現(xiàn)變化，由以有氧氧化為主變?yōu)樘墙徒鉃橹?，TBI后乳酸含量的升高非常顯著。更有意思的是，動(dòng)物和臨床研究均顯示TBI后糖代謝的旁路途徑，即磷酸戊糖途徑明顯活躍，這一現(xiàn)象的意義尚不甚清楚，由于磷酸戊糖途徑的增強(qiáng)伴隨NADPH的產(chǎn)生增多，推測其意義可能與此有關(guān)。

（二）離子平衡

腦的能量對維持細(xì)胞內(nèi)外離子梯度、細(xì)胞膜完整性、神經(jīng)元胞體和軸突之間的物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞之間的信息傳遞、遞質(zhì)釋放與攝取等極為重要。神經(jīng)電信號的傳遞是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮功能最重要的形式，電信號的產(chǎn)生及傳遞和細(xì)胞內(nèi)外的離子穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)，所以離子平衡在TBI的病理生理過程中起了重要的作用。

1．Ca2＋ 生命過程需要很多離子的穩(wěn)定，其中Ca2＋對維持細(xì)胞的正常代謝過程極為重要，在神經(jīng)系統(tǒng)中，Ca2＋參與了神經(jīng)細(xì)胞膜去極化過程，調(diào)節(jié)著神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，并充當(dāng)了激活酶促反應(yīng)的第二信使。生理狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)鈣的含量極微，和功能狀態(tài)下相比，兩者相差4～5個(gè)數(shù)量級。細(xì)胞內(nèi)鈣以結(jié)合和游離兩種形式存在，分布在細(xì)胞核（50%）、線粒體（30%）、微粒體（14%）和細(xì)胞膜（主要是外層，5%）。胞質(zhì)結(jié)合鈣為0．5%，游離鈣僅約0．005%，但只有游離鈣才具生理效應(yīng)。由于線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣含量達(dá)10－3 M，比胞質(zhì)鈣高出數(shù)百到數(shù)千倍，且可以調(diào)節(jié)Ca2＋進(jìn)出胞質(zhì)，故把線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)視為細(xì)胞內(nèi)的Ca2＋儲存庫，稱為鈣庫（calcium pool）。胞質(zhì)鈣的調(diào)節(jié)包括內(nèi)流和外流兩個(gè)方面，細(xì)胞在靜息狀態(tài)下處于動(dòng)態(tài)平衡。鈣內(nèi)流主要通過電位依賴性鈣通道和鈉通道，還有各種通Ca2＋的離子通道。鈣外流主要通過胞質(zhì)膜上離子泵，研究已證實(shí)有兩種離子泵，即Na＋／K＋－ATP酶，稱鈉泵，排出一個(gè)Ca2＋，交換進(jìn)來3個(gè)Na＋和Ca2＋／Mg2＋－ATP酶，稱鈣泵，將胞質(zhì)中Ca2＋移出胞外或轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣庫中。這兩種離子泵均以耗能方式排出Ca2＋，以調(diào)節(jié)著胞內(nèi)Ca2＋的平衡。

在腦損傷、缺血缺氧等病理情況下，由于腦能量供應(yīng)障礙，Na＋／K＋－ATP酶和Ca2＋／Mg2＋－ATP酶的排鈣功能受損，引起胞外Ca2＋隨濃度梯度迅速進(jìn)入胞內(nèi)。同時(shí)，TBI后常導(dǎo)致大量谷氨酸的釋放，激活谷氨酸受體，亦導(dǎo)致大量Ca2＋內(nèi)流。胞內(nèi)Ca2＋的增加能激活多種特異性鈣蛋白酶，如鈣蛋白酶Calpain（一種鈣依賴性的高度保守的蛋白水解酶）和CaMKⅡ等，進(jìn)而引起細(xì)胞骨架蛋白如微管蛋白、血影蛋白（紅細(xì)胞膜蛋白）和神經(jīng)纖維蛋白的降解。Ca2＋還可激活磷脂酶A2，引起細(xì)胞內(nèi)游離脂肪酸如花生四烯酸等大量的增加，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生自由基等。此外，Ca2＋可激活核酸內(nèi)切酶，引起DNA的降解，導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡（Apoptosis）。研究發(fā)現(xiàn)液壓腦損傷和皮質(zhì)打擊傷后損傷區(qū)及其周圍腦組織的Ca2＋濃度顯著升高，并以損傷后48h內(nèi)局部Ca2＋濃度增加最為顯著。研究表明，TBI后大量釋放的谷氨酸激活通Ca2＋的谷氨酸受體，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)大量Ca2＋內(nèi)流，如果分別使用谷氨酸受體阻斷藥、鈣通道受體阻斷藥可有效阻斷Ca2＋向神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)流，保護(hù)腦功能，減輕神經(jīng)元損傷。另外，研究也表明Ca2＋尚可進(jìn)入腦小動(dòng)脈內(nèi)壁，腦血管平滑肌Ca2＋濃度升高，引起腦血管痙攣（vasospasm），加重腦缺血缺氧。實(shí)驗(yàn)和臨床研究均顯示TBI后Ca2＋大量進(jìn)入損傷區(qū)及其周圍小血管平滑肌，引起血管痙攣性收縮，應(yīng)用鈣通道阻滯藥如尼莫地平等可減輕或解除血管痙攣。

2．Mg2＋ Mg2＋亦參與了體內(nèi)的多種代謝過程，從能量代謝到物質(zhì)合成等，例如糖酵解和氧化磷酸化、細(xì)胞呼吸鏈以及DNA、RNA和蛋白質(zhì)合成。Mg2＋有維持細(xì)胞內(nèi)鈉和鉀濃度梯度的作用，組織中Mg2＋濃度的改變可以改變細(xì)胞內(nèi)濃度梯度，進(jìn)而繼發(fā)離子平衡紊亂和創(chuàng)傷性腦水腫。大量研究證明TBI后腦組織和神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Mg2＋含量、血清Mg2＋含量皆明顯下降。如Vink等首先采用P31磁共振光譜技術(shù)（MRS）檢測發(fā)現(xiàn)TBI后腦組織和神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Mg2＋含量明顯下降，且下降程度和TBI傷情相關(guān)。隨后的研究顯示Mg2＋含量下降在TBI后是常見并呈持續(xù)性的。神經(jīng)細(xì)胞質(zhì)中Mg2＋的濃度下降可影響葡萄糖的利用率、能量代謝及蛋白質(zhì)合成，并降低氧化磷酸化，從而導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。正常情況下，腦細(xì)胞外Mg2＋濃度為1mM，具有阻斷NMDA受體鈣通道的功能，在體外培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元機(jī)械損傷后對NMDA受體鈣通道阻滯作用降低，而提高胞外Mg2＋濃度則可使Mg2＋的阻滯作用得到改善，說明Mg2＋對TBI后繼發(fā)性損傷中起重要作用的物質(zhì)有一定的調(diào)節(jié)作用。另外，Mg2＋對腦血管收縮性起重要的調(diào)節(jié)作用，故TBI后Mg2＋下降亦可使創(chuàng)傷后局部血液灌注的調(diào)節(jié)作用失調(diào)。所以，研究顯示TBI后給予Mg2＋制劑治療可防止腦組織血流量的下降，并能明顯改善TBI后神經(jīng)細(xì)胞能量代謝，促進(jìn)動(dòng)物傷后神經(jīng)功能的恢復(fù)。TBI后Mg2＋的下降原因目前尚不十分清楚，推測可能與TBI后磷脂酶C（PLC）的激活有關(guān)，PLC激活導(dǎo)致細(xì)胞膜上Mg2＋結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)目和特性發(fā)生改變，這種細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的改變使細(xì)胞內(nèi)Mg2＋濃度下降。如果在TBI模型中使用PLC抑制藥可顯著提高傷后細(xì)胞內(nèi)Mg2＋濃度。

3．K＋ 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究均表明，TBI后細(xì)胞外間隙有快速且大量K＋的流入，如在較輕損傷后細(xì)胞外間隙K＋濃度為4～20mmol／L，但在較嚴(yán)重的損傷后則可高達(dá)50mmol／L。貓液壓腦損傷后，皮質(zhì)的除極和創(chuàng)傷后癲均與傷后皮質(zhì)細(xì)胞外K＋濃度的顯著增高有關(guān)。K＋的大量釋放伴隨著廣泛地除極、突發(fā)放電和皮質(zhì)傳導(dǎo)抑制。細(xì)胞外K＋濃度的迅速增加亦可造成膜運(yùn)輸系統(tǒng)、神經(jīng)元代謝和突觸功能紊亂。細(xì)胞外K＋濃度的增加也可破壞能量穩(wěn)態(tài)、腦血管收縮、改變糖酵解、導(dǎo)致TBI后意識喪失。正常情況下，膠質(zhì)細(xì)胞幫助清除神經(jīng)元釋放的K＋，而在TBI后星形膠質(zhì)細(xì)胞快速攝取超量的細(xì)胞外K＋導(dǎo)致細(xì)胞水腫。因?yàn)樯窠?jīng)膠質(zhì)細(xì)胞攝取K＋的過程為需氧過程，故神經(jīng)元K＋的損失可進(jìn)一步減少神經(jīng)元供氧。過量的鉀還能導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)如腺苷或去甲腎上腺素等的釋放，提高膠質(zhì)細(xì)胞對Na＋的滲透性，并使星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹，膠質(zhì)細(xì)胞的腫脹又可損害神經(jīng)細(xì)胞的氧運(yùn)輸，繼而參與腦損傷后局部神經(jīng)元的缺氧損害。