沈艳玲?王娇??孙立元
[摘要] 意图 评论小鼠正常脑脊液镁离子的浓度及血清镁离子浓度改动后对它的影响。 办法 运用戊巴比妥钠（50mg/kg）麻醉动物。在鼠尾顶级1～1.5cm处剪断鼠尾，搜集血液；剥离小鼠后颈部皮肤肌肉，露出硬脑膜，运用蝶形针在枕大池内汲取脑脊液；用感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）检测C57BL/6型（B6型）和ICR型小鼠正常脑脊液和血清镁离子浓度，并检测B6型小鼠腹腔打针硫酸镁（1.23g/kg） 20min、40min、2h、4h后脑脊液和血清镁离子浓度的改动。 成果 正常B6型小鼠脑脊液和血清镁离子浓度分别是（0.89±0.11）mM和（1.38±0.12）mM。正常ICR型小鼠脑脊液和血清镁离子浓度分别是（1.00±0.12）mM和（1.10±0.09）mM。B6型小鼠腹膜内打针硫酸镁后血清镁离子浓度从（1.38±0.12）mM（正常水平）添加到（8.68 ± 1.85）mM（打针20min后，P<0.01）、（7.58±0.67）mM（40min后，P<0.01）、（3.56 ± 0.96）mM（2h后，P<0.01）并在4h后削减到正常水平（F=1.514），而脑脊液镁离子浓度未发作显着改动（F =126.884，P>0.05）。 定论 小鼠脑脊液镁离子浓度不随血清镁离子浓度升高而改动。
[关键词] 血-脑屏障；脑脊液；镁离子；小鼠；血清
[中图分类号] R651 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2015）17-23-04
Influence of changes of cerebrospinal fluid magnesium concentration and serum magnesium concentration in mice
SHEN Yanling1 WANG Jiao1 SUN Liyuan1，2
1.Department of Pathology， Affiliated Hospital of Guilin Medical University， Guangxi， Guilin 541004， China； 2.Staff Room of Pathophysiology， Guilin Medical University， Guangxi， Guilin 541004， China
[Abstract] Objective To study the influence of changes of cerebrospinal fluid magnesium concentration and serum magnesium concentration in mice. Methods To anaesthetize animal using by pentobarbital sodium （50mg/kg）. To shear off the mice tail at 1-1.5cm rattail tip to collect blood， to peel the skin and muscle on mice posterior neck to expose endocranium， to absorb cerebrospinal fluid at cisterna magna used by butterfly needle. To detect the cerebrospinal fluid and serum magnesium concentration of C57BL/6 （B6） and ICR mice by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）， to detect the changes of cerebrospinal fluid and serum magnesium concentration in B6 mice which were treated with intraperitoneal injection magnesium sulphuricum（1.23g/kg） after 20min， 40min， 2h， 4h. Results The cerebrospinal fluid and serum magnesium concentration in B6 mice was （0.89±0.11） mM and （1.38±0.12） mM， while which was （1.00±0.12） mM and （1.10±0.09） mM in ICR mice. The serum magnesium concentration in B6 mice has increased from （1.38±0.12） mM to （8.68±1.85） mM after 20min intraperitoneal injection magnesium sulphuricum（P<0.01）， to （7.58±0.67） mM after 40min intraperitoneal injection magnesium sulphuricum（P<0.01）， to （3.56±0.96） mM after 2h intraperitoneal injection magnesium sulphuricum（P<0.01）， then reduced to normal level after 4h intraperitoneal injection magnesium sulphuricum（F=1.514）， while cerebrospinal fluid magnesium concentration hadnt occurrence obviously significant change（F=126.884，P>0.05）. Conclusion Cerebrospinal fluid magnesium concentration in mice dosnt has change along with serum magnesium concentration.
[Key words] Blood-brain barrier； Cerebrospinal fluid； Magnesium； Mice； Serum
镁影响细胞的多种生物学功用，如：钾离子和钙离子的转运；调控信号的传递；酶原的激活；参
与能量代谢、核酸及蛋白质的组成；调控细胞周期和维护细胞生物膜的完好。研讨标明，一些疾病与镁离子的缺少有关，如：骨骼发育不良、脑卒中、继发性脑损害、缺血性心脏病、心律失常、动脉粥样硬化、高血压、糖尿病以及视网膜功用反常[1-3]。镁离子缺少是诱发关岛帕金森病、PDC和ALS的首要的环境要素，而且有研讨证明镁离子缺少可引起大鼠黑质多巴胺神经元的选择性缺失[4-6]。
一些临床和试验研讨标明，静脉打针镁离子能起到神经元的维护作用：能够防备人类和动物的创伤性脑损害、癫痫发作、蛛网膜下腔出血和脑缺血的发作；也可防备由利多卡因而诱导的癫痫发作[1，7]。这些研讨显现镁离子缺少可诱导某些特定神经元的变性，而在必定的病理条件下进步血清镁离子浓度对神经元有维护作用。
研讨显现人类和动物的血清离子成分发作改动时，脑脊液的镁离子浓度不会发作改动[7-12]。但脑部损害的患者和狗（血清镁离子浓度是正常血清镁离子浓度的2～4倍）的脑脊液镁离子浓度会有细微的升高，子痫前期的患者和海马区癫痫发作的大鼠脑脊液镁离子浓度会有显着的添加，而且长时间镁离子缺少会诱导脑脊液镁离子浓度的下降[13-14]。
小鼠常被用于各种神经疾病模型制作和镁离子神经维护性医治的研讨。已有研讨经过口服镁离子研讨其对帕金森模型小鼠以及SOD-1转基因小鼠的干涉作用[12-17]，但这些研讨并没有检测血清和脑脊液以及脑安排中镁离子浓度是否发作改动。别的，正常小鼠脑脊液镁离子浓度以及改动血清镁离子浓度对它是否产生影响现在也未见报导。本研讨具体阐明晰B6型和ICR型小鼠正常脑脊液镁离子浓度及B6型小鼠腹腔打针镁离子后脑脊液镁离子浓度的改动。
1 材料与办法
1.1 一般材料
健康雄性B6型（n=27）和ICR型（n=11）小鼠，由北京维通利华试验动物技能有限公司供给，8周龄，体重分别为21～24g、32～37g。
1.2 办法
1.2.1 试验组 检测B6型小鼠腹腔打针硫酸镁（浓缩镁离子，MgSO4·7H2O，1.23g/kg）20min、40min、2h、4h（各组均n=5）后脑脊液和血清镁离子浓度的改动。
1.2.2 对照组 B6型（n=7）和ICR型（n=11）小鼠，取脑脊液、血清。
1.2.3 血清和脑脊液样本搜集 戊巴比妥钠（50mg/kg）麻醉动物。在鼠尾顶级1～1.5cm处剪断鼠尾，搜集血液在含有聚丙烯的试管内，并以1500rpm转速离心分离。
经枕大池搜集脑脊液：剥离小鼠后颈部皮肤肌肉，露出硬脑膜，运用蝶形针（27Gx×1/2，0.4×13 mm，TOP公司，东京，日本）在枕大池内汲取脑脊液。对照组和B6型小鼠腹腔打针硫酸镁20min、40min、2h、4h后搜集样本，并用超纯水稀释1000倍。
1.2.4 镁离子浓度测定 用感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，7500级，安捷伦科技，东京，日本）进行镁离子浓度的测定（为使标准化，样本中参加1%的氮酸使标本浓度为10μg/L）。每次检测前仪器均运用超纯水冲刷。操作条件如下：ICP rf 功率1500 W，冷却室温度为2℃；氩气流量，血浆为0.7升/分钟，载体为0.35升/分钟；氢气流量为0.4；质谱扫描，Mg m/z = 25，Y m/z = 89。每个样品和标准溶液进行三次丈量。
1.3 计算学处理
选用SPSS 11.0 计算软件进行相关计算学剖析。处理组间独立样本选用ANOVA方差剖析，组间多重比较选用Bonferroni post hoc剖析。P<0.05为差异具有计算学含义，各组数据用（）标明。
2 成果
超纯水中镁离子浓度规模是（0.14 ± 0.12）mM（n=11），在可接受的差错规模内，因而未对脑脊液和血清镁离子浓度进行批改。正常B6型小鼠脑脊液和血清镁离子浓度分别是（0.89±0.11）mM（n=7）、（1.38±0.12）mM（n=7）。正常ICR型小鼠脑脊液和血清镁离子浓度分别是（1.00±0.12）mM（n=7）、（1.10±0.09）mM（n=11）。B6型小鼠腹膜内打针硫酸镁后血清镁离子浓度从（1.38±0.12）mM（正常水平；n= 5）添加到（8.68±1.85）mM（打针20分钟后；n=5）、（7.58±0.67）mM（40分钟后；n=5）、（3.56±0.96）mM（2小时后； n=5），并在4小时（n=5）后削减到正常水平，脑脊液镁离子浓度未发作显着改动（图1）。见表1。
图1 腹腔打针镁离子后脑脊液和血清镁离子浓度。*与对照组比校，P<0.01
3 评论
本试验阐明晰正常脑脊液镁离子浓度及改动血清镁离子浓度对它的影响。B6型和ICR型小鼠脑脊液镁离子浓度分别是（0.89±0.11）mM、（1.00±0.12）mM。B6型小鼠血清镁离子浓度添加时脑脊液镁离子浓度不发作显着改动。B6型小鼠血清和脑脊液镁离子浓度分别是1.38 mM、0.89 mM，ICR型小鼠血清和脑脊液镁离子浓度分别是
表1 不同物种的脑脊液和血清正常镁离子浓度及弥补镁后脑脊液镁离子浓度的改动
物种 品系 年纪 性别 正常镁离子浓度血浆 脑脊液CSF 弥补镁后CSF/血清中镁离子浓度的改动 镁离子浓度的检测办法 引证
小鼠 C57BK/6J 8周 雌性 （1.38±0.12） mM/L （0.89±0.11） mM/L CSF中镁离子无显着改动 ICP-MS Present study
C57BK/6J 雌性 （2.8±0.1）mg/dL AAS Marie et al. 1983
ICR 8周 雌性 （1.10±0.09） mM/L （1.00±0.12） mM/L ICP-MS Present study
SOD-1 Tg 脑安排中镁离子无显着改动 ICP-MS Pamphlett et al. 2003
A/J 成年 雌性 17000 ?g/mL ICP-MS Funseth et al. 2000
Balb/c 雄性 24284ng/gwet weight ICP-MS Ilb?ck et al. 2003
大鼠 Wistar 雄性 （1.96±0.24） mg/dL （2.06±0.16） mg/dL AAS Hoffman et al. 1990
Sprague-Dawley （2.0±0.1） mg/dL 脑安排中镁离子无显着改动 calmagite dye Choi et al. 1991
Long-Evans 雄性 （2.4±0.25） mg/dL （2.41±0.14） mg/dL CSF中镁离子无显着改动 Colorimetry Hallak et al. 1992
豚鼠 0.97 mM/L 0.81 mM/L AAS Scheibe et al. 1999
猫 1.35 mEq/kg H2O 1.33 mEq/kg H2O Ames III et al. 1964
兔子 白兔 成年 （2.09±0.36） mEq/L 脑安排中镁离子无显着改动 AAS Hilmy et al. 1968
（0.72±0.13） mM/L （0.90±0.20） mM/L HPLC Frosini et al. 1993
狗 混血 1.61 （1.33～2.0） mEq/L 2.16（1.93～2.9）mEq/L CSF中镁离子改动显着 FS Oppelt et al. 1963
猪 幼崽 2～40d 脑安排中镁离子无显着改动 PMRS Gee et al. 2001
山羊 2.2 mEq/kg H2O 1.9 mEq/kg H2O Pappenheimer et al. 1962
人 健康 成人 雄性 （1.44±0.16） mg/dL （2.56±0.19） mg/dL CSF中镁离子细微但改动显着 modified MBCP Thurnau et al. 1987
对照组 成人 （1.69±0.14） mEq/L （2.29±0.1） mEp/L AAS Heipertz et al. 1979
术后患者 成人 （1.91±0.26） mg/dL （2.67±0.44） mg/dL CSF中镁离子无显着改动 CPN Ko et al.2001
患者 18～89岁 男/女 Mg2+：（0.92±0.18） mM/L Mg2+：（1.25±0.14） mM/L CSF中镁离子细微但改动显着 ACCA McKee et al.2005
高血压患者 成人 （0.58±0.05） mM/L （0.82±0.06） mM/L CSF中镁离子无显着改动 EA Brewer et al. 2001
注：AAS：原子吸收光谱法； ACCA：临床自动化学剖析仪；CPN：偶氮氯膦三；EA：电解质剖析仪；ES： 发射分光光度测定法；FS：火焰光谱测定法；HPLC：高效液相测普法；ICP-MS：电感耦合等质谱仪；MBCP： 甲基百里酚蓝络合进程；PMRS：磷-31核磁共振光谱法，数字代表平均值±SD
1.10 mM、1.00 mM。B6型和ICR型小鼠镁离子浓度差异以及B6型小鼠血清和脑脊液镁离子浓度差异的原因以及生理作用现在尚不清楚。
小鼠血清镁离子浓度稍高于其他种属的血清镁离子浓度（表1） [16-18]。一些动物如小鼠、豚鼠、猫、山羊的血清镁离子浓度高于脑脊液镁离子浓度，但大鼠、兔、狗和人类血清镁离子浓度相对稍低（表1）[8-9，13-14，19-22]。种属间血清镁离子浓度差异的原因尚不清晰。
已有研讨标明，正常人和动物血清镁离子浓度即便升高200%，而脑脊液镁离子浓度却不会发作显着添加[8]。还有研讨证明，给新出生猪静脉打针硫酸镁或SOD-1转基因小鼠口服弥补镁后脑安排中的镁离子浓度也未添加（表1）[8，12]。
也有部分研讨标明血清镁离子浓度升高后脑脊液镁离子浓度会随之进步。大鼠腹腔打针硫酸镁后血清镁离子浓度显着增高，而脑脊液镁离子浓度有细微进步，2h后脑脊液和血清镁离子浓度均有所下降。Oppelt等发现假如血清镁离子浓度继续升高3～4h，脑脊液镁离子浓度将会升高到121%的水平[14]。Thurnau等报导子痫患者静脉打针硫酸镁后脑脊液镁离子水平添加到119%的水平，而健康成人则到达400～500%的水平。McKee等 [13]观察到对各类患者系统性给于镁离子后脑脊液镁离子浓度有细微的增高。另一方面，长时间严峻的低镁血症会引起脑脊液镁离子浓度发作改动。本试验成果标明，正常小鼠血清镁离子浓度增高时脑脊液镁离子浓度未发作改动（图1，表1）。
依据脑脊液镁平衡机制，Oppelt等以为：狗完好的血-脑脊液屏障对镁离子不浸透[14]。Hilmy等也以为正常兔子的大脑受血-脑屏障的维护来保证脑脊液镁离子浓度的平衡[11]。但是，在大脑损害的情况下，如外伤、蛛网膜下腔出血或中风，这种坚持脑脊液镁离子浓度体内平衡的机制就会遭到损坏[23-25]。
一些研讨测验对神经变性疾病小鼠模型运用镁离子进行医治：对ALS模型（SOD-1转基因小鼠）口服弥补镁离子后未观察到干涉作用，且脑安排镁离子浓度也未添加；给帕金森病模型小鼠口服镁离子后，虽然能改进其行为学体现，但纹状体多巴胺含量未添加[12，15]。综上所述，本试验成果和曾经的研讨标明在运用镁离子用于医治神经系统疾病的小鼠动物模型时有必要直接对脑安排或许蛛网膜下腔/侧脑室给药。
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（收稿日期：2015-06-02）
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