创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)是现代社会中的一个突出问题，在全身各部位创伤中，颅脑创伤死残率高居第一位。统计数据表明，美国颅脑创伤发生率约为2‰，每年新发生颅脑创伤病人50万，其中10%属于重型颅脑创伤，大约2万人死亡，3万人致残，直接和间接经济损失数百亿美元。伴随全球经济以及现代化交通的高速发展，颅脑创伤越来越成为威胁人类健康的重要问题。怎样减轻颅脑损伤带来的神经功能损害，提高颅脑创伤的救治水平，始终是人们研究的焦点问题。目前认为兴奋性氨基酸毒性作用是继发性损伤重要机制之一，其它包括过度炎症、钙超载及氧自由基的释放等方面。兴奋性氨酸主要是谷氨酸，它是脊椎动物中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质，不但维持神经细胞的正常功能，而且还可以调节突触稳定性及效能，参与学习和记忆过程。在颅脑创伤后，由于脑损伤区域神经元及神经胶质细胞崩解等原因，谷氨酸会从神经元、星形胶质细胞大量释放到细胞间液，激活谷氨酸受体而发挥兴奋毒性作用，导致颅脑创伤后的继发性损伤，因此通过伤后控制谷氨酸的释放，将可能产生有效的脑保护作用。(S)-4C3HPG是一种混合型代谢型谷氨酸受体调节剂，既是(group I glutamate metabotropic receptor，mGluR I)I组代谢型谷氨酸受体的拮抗剂也是(group II glutamate metabotropic receptor，mGluR II)II组代谢型谷氨酸受体的激动剂。目前已证实(S)-4C3HPG对阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease)、帕金森病(Parkinson’s disease)、抑郁症、精神分裂症、癫痫及锥体外系疾病的治疗，减轻脑缺血后的脑梗塞灶等慢性疾病及神经保护方面都有较好的效果。本课题组通过前期研究证实，在小鼠中度颅脑创伤（moderate traumatic brain injury，mTBI）致伤前30min给予(S)-4C3HPG可通过抑制谷氨酸释放及炎症因子产生，从而减轻颅脑创伤急性期的损伤。而在更为严重的重度颅脑创伤(severe traumatic brain injury，sTBI)发生后使用该药物是否也存在脑保护作用目前尚不清楚。临床研究表明，在颅脑损伤后早诊断、早治疗对创伤的预后起着关键性作用。因此，在前期研究的基础上，利用重力撞击致伤法构建了小鼠重度脑损伤(sTBI)模型，结合小鼠脑损伤后脑脊液谷氨酸浓度的动态变化，在sTBI模型小鼠致伤后急性期给药，选择4个时间点(15min、1h、3h、6h)给予(S)-4C3HPG，观察它对重度脑损伤后急性期伤情的影响，分析其作用与谷氨酸浓度及炎症因子的关系，以明确在重度脑损伤后调节谷氨酸释放获得有效脑保护作用的可能性，进而为应用(S)-4C3HPG阻断谷氨酸的兴奋毒性作用，作为创伤性重型颅脑损伤临床治疗的实验依据。主要实验方法、结果及结论：1.建立小鼠创伤性重度颅脑损伤模型，观察在致伤后急性期给予(S)-4C3HPG对小鼠伤情的影响在本课题组建立的中度脑撞击伤(mTBI)模型的基础上进行改进，选取SPF级C57BL/6健康雄性小鼠，使用戊巴比妥钠麻醉小鼠，在小鼠左侧顶叶前囟及后囟间开4mm×4mm骨窗，使用20g重物自50cm高度落下，对左侧顶叶进行撞击，撞击直径3mm，深度3mm，建立重度颅脑损伤模型，致伤后复原骨片，缝合皮肤。实验动物完全随机分为6组，每组10只：①假手术组：麻醉小鼠后仅进行开颅和缝合处理；②对照组(control)：仅致伤，无任何药物干预；③(S)-4C3HPG药物处理组(4组)：分别在sTBI伤后15min、1h、3h、6h这4个时间点予以腹腔注射(s)-4C3HPG5mg/kg。在致伤后24h对各组进行神经功能缺损评定。神经功能评定后处死小鼠，用干湿重法检测各组动物损伤侧皮层组织含水量。结果：致伤后24h小鼠均存活、活动减少、反应迟缓，肉眼观小鼠脑组织挫伤明显、出血。光镜下早期神经元胞体缩小变形、胞核固缩，胞质深染等急性坏死性改变。检测(S)-4C3HPG药物处理15min组和1h组神经功能缺损[分别为(1.70±0.48)、(1.90±0.56)]均显著低于对照组[(2.80±0.42)]，P<0.01；脑含水量[分别为(80.14±0.28)%、(80.17±0.52)%]与对照组[(82.55±0.34)%]比较，也显著降低，P<0.01。说明在颅脑撞击伤后早期给予(S)-4C3HPG减轻了创伤区域脑水肿，神经功能的损害也随之减轻，伤后尽早予以药物干预有较明显的神经保护作用。2.颅脑损伤急性期应用(s)-4C3HPG后脑脊液中谷氨酸浓度的变化与损伤区炎症因子表达之间的关系在小鼠创伤性重度颅脑损伤后24h时抽取各组小鼠脑脊液。采用梯度高效液相法(HPLC)测定动物重度颅脑撞击伤模型各组伤后24小时脑脊液中谷氨酸浓度。(RT-PCR)检测伤后24h伤侧皮层炎症因子，测定伤侧皮层炎症因子TNF-α、IL-1βmRNA含量。结果：在sTBI后24h时检测致伤组小鼠脑脊液中谷氨酸浓度较假手术组显著增高(P<0.01)。但与对照组比较，(S)-4C3HPG药物处理15min、1h组在伤后24h测得的脑脊液中谷氨酸浓度都显著低于对照组(P<0.01)。而(S)-4C3HPG药物处理3、6h组与对照组比较无统计学差异(P>0.05)。在对伤侧皮层炎症因子的检测中显示，致伤后24h，(S)-4C3HPG药物处理15min、1h组在TNF-α、IL-1β mRNA表达水平与对照组比较明显降低(P<0.01)。而在(S)-4C3HPG药物处理3、6h组中伤侧皮层TNF-α、IL-1βmRNA表达水平与对照组无统计学差异(P>0.05)。实验证明，神经功能损害及脑水肿的程度与伤后谷氨酸浓度及炎症因子表达水平的增高密切相关。结论：在颅脑创伤后尽早应用(S)-4C3HPG来调节谷氨酸的释放，可明显减少兴奋性氨基酸毒性作用，降低炎症反应的诱发因素，减轻了神经功能的损害。而在急性期后致伤的因素可能主要是炎症反应，即使抑制了谷氨酸的毒性作用，也不能起到有效神经保护的作用。在重度颅脑创伤后脑脊液中谷氨酸浓度的变化与炎症因子的变化具有同向性。在重度颅脑损伤后，脑损伤区域神经元及神经胶质细胞崩解，导致谷氨酸的急剧释放，其兴奋毒性作用诱导了炎症因子的高表达，这些因素共同导致了创伤后脑血流紊乱、脑水肿、神经元死亡等一系列复杂的继发性改变，加重了颅脑损伤后神经功能的损害。在颅脑损伤后应用(S)-4C3HPG阻断谷氨酸的兴奋毒性作用，将产生有效的脑保护作用。