脑外伤后脑线粒体功能受损

创伤性脑损伤（TBI）后脑供氧不足，导致能量生成（ATP）减少，导致神经细胞死亡。显然，在TBI后恢复氧输送是很重要的；但是，如果患者的线粒体（ATP的来源）受损，单纯增加氧输送可能不会改善ATP的生成。创伤性脑损伤已被证明损害了动物的线粒体功能。美国加利福尼亚大学戴维斯医学中心神经外科的研究人员采用组织分离法，对16例颅脑损伤（格拉斯哥昏迷评分3～14分）和2例非颅脑损伤患者的活体脑组织线粒体进行分析。结果表明，颅脑损伤患者线粒体功能受损，随后ATP生成减少。在临床上确定缺血和解释氧测量时，如颈静脉血氧饱和度、动静脉氧含量差异、直接组织氧张力等，必须考虑线粒体功能障碍导致的氧代谢降低，用近红外光谱法测定脑血氧含量。恢复线粒体功能可能与维持氧输送同样重要（Verweij, et al. 2000.）。

美国肯塔基州列克星敦市肯塔基大学桑德斯布朗老龄化研究中心的研究人员也在“皮质挫伤后早期线粒体功能障碍”的研究报告中报道了外伤性脑损伤后，线粒体的结构和功能受损，导致继发性损伤，这种损伤可在最初的损伤后持续数天。他们研究探讨了大鼠轻、中、重度损伤后1、3h大脑皮层线粒体生物能的变化。年轻成年Sprague-Dawley大鼠的大脑从受伤和对侧皮层中获取，以评估单侧皮层挫伤后线粒体呼吸能力的可能变化。用差速离心法从皮质组织中分离出突触和突触外线粒体。使用克拉克型电极对生物能量学进行评估，并将结果绘制为损伤严重程度和损伤后时间的函数。与未损伤组织相比，所有损伤严重程度显著影响呼吸。复合物1和复合物2驱动的呼吸与损伤的严重程度成比例地受到影响，这表明线粒体的损伤可能以梯度发生。伤后1h和3h，皮层总氧利用率、呼吸控制率、ATP生成和最大呼吸能力均显著下降。虽然线粒体在损伤后1小时出现生物能缺陷，但损伤3小时后并未加重。本研究强调了早期治疗干预的重要性，并建议在出现更大的功能障碍之前，有一个大约1-3小时的窗口（Gilmer, et al. 2009.）。

美国宾夕法尼亚大学神经外科系创伤性脑损伤实验室的研究人员也报道脑外伤后线粒体损伤与功能障碍。与创伤性脑损伤（TBI）相关的持久性认知功能障碍和组织病理学改变可能源于线粒体群体的损伤，从而引发临床和实验性TBI中观察到的代谢功能障碍。体内线粒体结构损伤的轶事证据证实了代谢和生理功能障碍，代谢和生理功能障碍消耗底物并促进自由基生成。过量的钙病理改变了线粒体的异质性，使得TBI后钙敏感性增加。正在进行的病理可能升级到包括影响线粒体功能和促进细胞死亡的蛋白质和DNA氧化。因此，体内TBI损伤，如果不消除，线粒体种群取决于损伤的严重程度，剩下的种群在细胞病理学后为生存或修复提供代谢支持。随着对损伤后线粒体群体的大量了解，针对线粒体的治疗干预可能延迟或防止导致长期细胞死亡和神经行为障碍的继发性级联反应（Lifshitz, et al. 2004.）。

低强度激光治疗（LLLT）已被评价为一种潜在的治疗创伤性脑损伤（TBI）的方法。LLLT被发现可以调节各种生物过程。

以色列泽里芬阿萨夫哈洛菲医疗中心骨科的研究人员报道低强度激光经颅应用于脑外伤后的小鼠，可显著减少长期神经功能缺损。在小鼠脑外伤后，他们评估了LLLT可能对其神经行为和组织学结果产生有益影响的假设。采用减重装置诱发TBI，伤后1h用神经严重度评分（NSS）评定运动功能。然后将小鼠分为三组，每组8只：一个对照组接受假LLLT程序，不受照射；两组经颅接受两种不同剂量（10和20 mW/cm（2））的LLLT。在创伤后4h，用808nm砷化镓半导体激光器经颅照射整个大脑皮层。在4周内评估运动功能，并测量病变体积。激光治疗组和未治疗组小鼠的NSS在24和48h时无明显变化。然而，从第5天到第28天，激光治疗小鼠的神经干细胞显著低于未经激光治疗的创伤对照小鼠（p<0.05）。激光治疗组小鼠病灶体积（1.4%）明显低于未治疗组（12.1%）。他们的数据表明，TBI后4小时给予LLLT的非侵入性经颅应用可提供显著的长期神经功能益处（Oron, et al. 2007.）。