早产儿低血糖性脑损伤的病理生理机制

早产儿低血糖的初始阶段脑血流量代偿性的增加，以维持脑组织血糖的供应，早产儿这种脑血流的改变对极低出生体重儿容易诱发脑室内出血。

由于葡萄糖通过血脑屏障要依靠在血管内皮和细胞膜上葡萄糖载体的活性，葡萄糖载体的减少限制了脑细胞对葡萄糖的摄取。如果不能维持脑组织葡萄糖的供给，使脑电活动减少，游离脂肪酸和氨基酸代谢障碍，使谷氨酸的水平增加。谷氨酸是中枢神经系统兴奋性氨基酸的神经递质。在低血糖性脑损伤的病理生理中起到重要作用。低血糖时突触间隙的谷氨酸增加，可能使突触前神经细胞释放谷氨酸增加，而且神经胶质细胞依赖ATP摄取谷氨酸减少。谷氨酸结合到突触后受体，谷氨酸盐的受体触发了第二信使的释放并且通过异构体的谷氨酸盐的受体改变了细胞膜的离子交换。一些亲离子受体，如N-甲基天门冬氨酸(NMDA)型的谷氨酸受体，与进出细胞的钾、钠、钙的通道有关。有些受体在未成熟的脑组织中占优势。在脑组织发育过程中，功能性NMDA的受体数量增加，随后减少到成人水平。

在胎儿晚期和新生儿早期NMDA受体数量增加，这个过程与突触发生和记忆形成有关。活跃的NMDA受体还可以通过改变胞质或核内的钙离子浓度来影响细胞凋亡和程序型细胞死亡的调节。NMDA受体的增加与树突的棘突和突触连接的修饰有关，而这种修饰和活性甲酸酯是胎儿发育的最后3个月和新生儿早期的特征。因此，正常水平的NMDA受体的活性对未成熟的脑组织发育起决定性作用。但是，通过谷氨酸过度激活NMDA受体，使胞质内的钠离子和钙离子的浓度过度增加，超过神经元内环境平衡机制的调节范围，使跨膜离子梯度改变。特别值得注意的是，低血糖还可增加NMDA受体对谷氨酸激活作用的敏感性，导致了谷氨酸激活浓度的阈值降低。低血糖时，引起的ATP和磷酸肌酸的缺乏使依赖能量的钠和钙离子正常跨膜浓度梯度恢复机制不能运作。过度的钙内流激活了细胞的磷脂酶和蛋白酶，改变了突触传递的模式，最终还可能引起神经元坏死。严重的低血糖可以造成选择性的脑部多个区域神经细胞的坏死，包括大脑皮层的表面、齿状回、海马和尾状核。

更多的证据表明，线粒体功能的特殊改变在早期引起的低血糖脑病中起重要的作用。通过三羧酸循环减少酶底物的流量，致使线粒体中分子氧降低量减少，同时氧自由基增加，使线粒体膜和线粒体DNA的损伤。线粒体DNA的断裂干扰了电子传递链酶的合成，例如，被线粒体基因编码的细胞色素氧化酶，还原性辅酶Ⅰ。同时，细胞恢复ATP水平的能力受损。局部高能磷酸的耗尽也可以改变线粒体膜内外钙离子水平而引发细胞凋亡直接使神经元坏死。

在未成熟儿脑缺氧状态下，低血糖也能加重脑损伤。在低血糖时，由于脑缺氧高能磷酸盐耗空，细胞外谷氨酸浓度增加，谷氨酸受体变构的激活，细胞内钠离子和钙离子浓度的增加。另外，缺氧时无氧酵解也加速了脑组织内葡萄糖的消耗。所以，低血糖和脑缺氧协同作用加重了神经元损伤。虽然成人缺血时，低血糖可以保护神经元，但未成熟的动物实验研究表明，低血糖可能是通过加速高能磷酸盐的消耗而加剧缺氧脑组织的损伤。低血糖也能抑制低氧时的脑血管扩张，从而损伤了在脑缺氧时通过其他途径改善供养的代偿机制。这项研究表明，早产儿存在呼吸窘迫或脑缺氧时维持正常血糖的重要性。