综述｜硫酸镁在围术期应用的研究进展

硫酸镁在围术期应用的研究进展

高世龙 张海盛 熊成龙 张培福 韩学成 马世豪 王学军

青海红十字医院麻醉科

通信作者：王学军

Email: wangxuejunhsz9111@163.com

基金项目：青海省“昆仑英才·高端创新创业人才”（QHKLYC-GDCXCY-2023-016）；青海省卫生健康系统重点课题（2023-wjzdx-86）

【摘要】硫酸镁作为一种具有N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体阻滞与钙通道调节双重特性的药物，其围术期应用正从辅助镇痛向多器官保护等关键领域不断拓展。在临床应用层面，硫酸镁已成为多模式镇痛的重要组成部分，可有效减轻心胸、神经、骨科、泌尿及产科等多类手术的术后疼痛，并显著减少阿片类药物消耗。硫酸镁在心胸外科中可降低心房颤动等心律失常风险，在神经外科与产科展现出脑保护潜力，并有助于改善肥胖等特殊患者的肺功能。此外，硫酸镁作为肌肉松弛药的协同用药，能优化气管插管条件并延长阻滞时间；在老年、肥胖患者及患儿中，基于生理特征的个体化给药方案也积累了有益经验。然而，硫酸镁的临床应用仍受治疗窗狭窄、潜在神经肌肉与心血管抑制不良反应，以及个体化给药方案和长期疗效高级别循证证据尚需完善等因素的挑战。未来需聚焦于建立精准给药策略、推动血镁实时监测技术应用，并探索其与其他药物或技术的联合方案，以期为围术期管理提供更优化与安全的方案。

【关键词】硫酸镁；围术期镇痛；器官保护；电压门控钙通道

镁离子作为重要的生理性二价阳离子，广泛参与酶促反应，对神经肌肉兴奋性与心血管稳态的调控至关重要［1］。硫酸镁作为镁离子的药理载体，兼具N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate， NMDA）受体阻滞与钙通道拮抗特性。随着作用机制被深入挖掘，硫酸镁的围术期应用价值日益凸显，现已成为麻醉与镇痛研究领域的焦点。当前，硫酸镁的应用已从传统的抗惊厥、解痉治疗拓展至围术期多模态管理［2］，不仅纠正电解质失衡，更通过调节NMDA受体、电压门控钙通道（voltage-gated calcium channels， VGCCs）及干预炎症-氧化应激级联发挥多器官保护效应。本文基于最新国内外核心研究证据，系统综述硫酸镁的围术期临床应用进展。

作用机制

镇痛作用的多靶点调控硫酸镁通过多靶点机制发挥镇痛作用，包括拮抗中枢敏化、调节离子通道、阻断炎症反应及调控神经递质平衡，形成立体化的镇痛网络，使其在围术期镇痛、神经病理性疼痛和炎性疼痛等复杂场景中展现出广泛的应用潜力。

1. NMDA受体拮抗作用。硫酸镁可拮抗中枢NMDA受体，抑制钙离子内流，从而阻断中枢敏化过程。在病理状态下（如慢性疼痛或术后痛觉过敏），神经元持续去极化导致镁离子的电压依赖性阻断作用减弱，NMDA受体过度激活，引发钙离子内流及下游信号通路（如一氧化氮合酶、蛋白激酶C）激活。硫酸镁不仅能阻断NMDA受体，还可通过调节脊髓背角NR1/2磷酸化增强拮抗效果［3］。动物实验研究［4］表明，其可抑制p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase， p38MAPK）信号通路，降低白细胞介素-1β（interleukin-1β， IL-1β）、磷脂酶A2（phospholipase A2， PLA2）等炎性因子表达，逆转瑞芬太尼诱发的痛觉敏化。围术期静脉输注硫酸镁能缓解止血带相关疼痛并减少阿片类药物用量［5-6］。

2. VGCCs抑制与钾通道激活。镁离子通过结合VGCCs的α1亚基（以Cav3.2/Cav2.2为著），阻断钙离子内流，抑制伤害性递质释放。此外，镁离子可激活大电导钙依赖性钾通道（big-conductance Ca2+-activated K+ channels， BK通道），促进钾离子外流，引起细胞超极化，降低神经元兴奋性。该“钙通道抑制-钾通道激活”的双重机制在脊髓水平形成协同镇痛效应［7-8］。

3. 抗炎与抗氧化机制。硫酸镁通过抑制高迁移率族蛋白B1/Toll样受体4/核转录因子-κB（high mobility group box 1 protein/toll-like receptor 4/nuclear factor-kappa B， HMGB1/TLR4/NF-κB）信号通路，下调IL-6、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α， TNF-α）等促炎因子表达，同时激活核因子-红细胞因子2-相关因子2（nuclear factor-erythroid factor 2-related factor 2， Nrf2）通路增强血红素氧合酶-1（heme oxygenase-1， HO-1）、谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase， GST）等抗氧化酶活性，从而阻断“炎症-氧化应激-痛觉敏化”恶性循环［9-10］。硫酸镁与局部麻醉药联用可显著降低术后炎性因子并减少阿片类药物用量［11］。Srebro等［12］研究表明，硫酸镁可通过抑制肥大细胞脱颗粒、调节瞬时受体电位（transient receptor potential， TRP）通道等非抗炎途径发挥镇痛作用，提示临床需根据疼痛类型优化联合用药策略。

器官保护机制硫酸镁的器官保护作用源于其多靶点、多层次调控特性，涉及维持离子稳态、抑制炎性与氧化应激、微循环改善等多重机制，协同实现多器官防护。

1. 心脏保护作用。硫酸镁可调节心肌电生理稳定性、能量代谢、氧化应激及炎症反应，尤其在高危心脏手术、心肌缺血-再灌注损伤及心律失常防治中具有重要价值。一项针对心脏手术患者的双盲研究［13］表明，硫酸镁可显著降低左心室肥厚患者术中心肌梗死及心律失常风险。但其效果存在争议，如在大鼠心肺复苏模型中未能提高心搏骤停后神经元存活率及生存率［14］；急性脑卒中患者早期大剂量给药亦未显著改善心脏结局［15］。这些差异可能与给药时机及细胞内镁离子监测缺失导致的剂量不足相关。

2. 肺保护作用。硫酸镁通过抗炎、抗氧化、调节支气管张力及肺血管通透性等机制，具有减轻急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征及支气管痉挛的作用。硫酸镁可显著减轻细胞及小鼠的肺部炎症、氧化应激及细胞凋亡［16］，在脓毒症模型中可改善内皮功能和凝血功能并提高患者存活率［17］。在慢性阻塞性肺疾病患者肺段切除术中有助于改善肺功能，并降低术后肺部并发症［18］。

3. 脑保护作用。硫酸镁的脑保护作用通过拮抗神经元兴奋毒性、减轻神经炎症与氧化应激、保护血脑屏障等途径实现。硫酸镁可抑制IκB激酶（inhibitor of nuclear factor-κB kinase， IKK）/NF-κB与核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NOD-like receptor protein 3， NLRP3）炎性小体信号通路，降低神经细胞凋亡水平［19-20］。产前使用可降低早产儿脑瘫风险及缺血缺氧性脑病严重程度［21］，并被世界卫生组织推荐用于子痫管理。但在部分神经外科手术及脑卒中患者中其对神经功能转归的改善作用仍有争议［22-23］。

4. 咽喉保护作用。硫酸镁通过抑制喉肌痉挛、减轻黏膜炎症及增强局部麻醉效果，在全身麻醉气管插管、支气管镜操作及咽喉手术后具有重要应用价值。硫酸镁喷雾剂不仅有效预防气管插管后咽喉疼痛还能维持喉镜操作中的血流动力学稳定［24-25］，且局部用药也显示出预防作用［26］。但硫酸镁漱口方式的疗效尚不明确［27］，可能与漱口作用时间短致药物有效浓度不足有关。

神经肌肉阻滞调节硫酸镁通过多靶点调控突触前及突触后信号传递，显著影响神经肌肉接头功能，可增强非去极化肌肉松弛药（如罗库溴铵、顺式阿曲库铵）的效应并延长阻滞时间。气管插管前联合使用硫酸镁可显著缩短罗库溴铵起效时间，改善插管条件并延长阻滞持续时间，同时降低肌松残余风险［28］。硫酸镁预处理也能改善全身麻醉期间的插管条件，罗库溴铵配伍硫酸镁可缩短肌松起效时间并延长罗库溴铵持续时间［29］。然而，与罗库溴铵比较，将硫酸镁作为独立肌肉松弛药时，其不能提供足够的插管条件［30］，提示其仅适用于协同用药。

临床应用

心胸外科手术基于抗心律失常、抗炎及多器官保护特性，硫酸镁已成为心胸外科围术期管理的核心辅助用药。Jadhav等［31］研究对比了硫酸镁与右美托咪定对非心肺转流冠状动脉旁路移植术后心房颤动的预防效果，结果表明，与右美托咪定比较，硫酸镁显著降低心房颤动发生率，且能够有效减少血流动力学波动事件。对于未规律服用β受体阻滞药的肺段切除术患者，围术期应用硫酸镁可最大限度降低开胸术后心房颤动发生率［32］。硫酸镁不仅能提高重度主动脉瓣狭窄患者的心脏自动复跳率，还可降低术后24 h新发心律失常风险，并对患者具有一定的心肌保护作用［33］。

神经外科手术硫酸镁在神经外科领域通过中枢神经保护、抗惊厥及脑血流调节等机制，成为围术期管理的重要辅助药物，尤其适用于颅脑创伤、颅内肿瘤切除及脑血管手术。一项针对50例接受幕上神经外科手术患者的研究［22］表明，尽管硫酸镁治疗组患者术后2 h血清S100β蛋白水平未见明显改善，但MRI显示血脑屏障相关参数显著优化且局灶性认知功能提升。一项针对创伤性脑损伤患者的临床研究［34］显示，全身麻醉手术中静脉给予硫酸镁虽然未提高脑氧饱和度，却有效减轻术后疼痛强度、减少术中和术后镇痛药用量并提升满意度。围术期积极使用硫酸镁能够为颅内动脉瘤手术患者提供稳定的血流动力学、降低阿片类药物需求及术后并发症［35］。

骨科手术硫酸镁凭借其镇痛、抗炎及调节骨代谢等多重药理作用，在脊柱融合术、关节置换术及创伤修复等骨科手术领域应用广泛，其在围术期多模式镇痛策略及并发症预防的临床价值尤为显著。全身麻醉腰椎手术患者术中给予硫酸镁可显著降低术后疼痛评分、失眠发生率及吗啡需求量，且不影响术中出血量［36］。针对脊柱手术的荟萃分析［37］亦显示，硫酸镁能有效减轻术后疼痛并减少阿片类药物消耗。将硫酸镁添加至传统关节周围局部浸润镇痛液中效果良好，可显著延长关节置换术后镇痛时间并降低补救镇痛剂量［38］。

产科手术硫酸镁是产科急重症管理的核心药物，通过血管舒张、神经保护及抗炎等多靶点机制，用于预防及治疗子痫、抑制宫缩、保护胎儿神经功能和改善围产期结局。在硬膜外镇痛转紧急剖宫产的麻醉中，硬膜外添加硫酸镁可增加左旋布比卡因起效时间，并显著延长感觉与运动阻滞时间，且不增加术后不良反应［39］。在剖宫产术后行双侧髂腹股沟-髂腹下神经阻滞镇痛时，添加硫酸镁可降低术后VAS疼痛评分、减少曲马多消耗量并延长镇痛持续时间［40］。相关荟萃分析［41］进一步证实，硫酸镁可降低不同麻醉方式（全身麻醉、椎管内麻醉）下剖宫产术后疼痛强度。

泌尿外科手术硫酸镁凭借其解痉、抗炎、抗氧化及抗凝等多靶点效应，可改善术中操作条件、减少术后并发症并缓解疼痛，在输尿管镜碎石术、经尿道前列腺电切术及膀胱手术中具有独特价值。静脉给予硫酸镁可降低经尿道前列腺电切术患者术后膀胱痉挛发生率并促进早期康复［42］。针对尿管相关膀胱不适，静脉注射硫酸镁可降低中重度术后尿管相关膀胱不适发生率、减少术后阿片类药物需求量并提高患者满意度［43］。在机器人根治性前列腺切除术中，静脉注射硫酸镁能减轻血流动力学波动与应激反应、减少阿片类药物用量并缓解术后疼痛［44］。然而，硫酸镁在术后的疼痛缓解方面未表现出想象中的优势，围术期体液分布、肾功能状态及个体代谢差异都可能导致镁离子无法在靶器官达到并维持有效浓度［45］。

特殊人群用药

老年患者老年患者常伴增龄性肾功能减退、体液分布改变及多病共存，应用硫酸镁时，需依据肾功能个体化调整剂量。围术期应动态监测血镁水平、肾功能及心电图，警惕高镁血症风险。临床实践中应遵循“小剂量起始、缓慢输注、多维度监测”原则，优化器官保护并控制用药风险。在老年患者胆囊切除术中，硫酸镁与艾司氯胺酮均能稳定术中血流动力学、抑制应激反应并减轻术后疼痛［46］。徐海等［47］研究表明，老年关节置换术患者应用硫酸镁可维持血流动力学稳定、减少苏醒期躁动、改善苏醒质量并缓解术后疼痛。

肥胖患者肥胖患者因高脂肪比例、分布容积增大及常伴胰岛素抵抗，硫酸镁半衰期延长，需依据瘦体重校正剂量，预防镁离子蓄积风险，并警惕高镁血症引发的呼吸抑制与心律失常风险，尤其对于合并阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome， OSAHS）的患者。在减肥手术中，硫酸镁可改善病态肥胖（BMI≥40 kg/m2，或BMI≥35 kg/m2并伴有肥胖相关合并症）患者动脉氧合并维持动态肺顺应性和低无效腔量［48］。减重手术研究［49］结果表明，硫酸镁是减少或避免阿片类药物使用的安全有效术中镇痛选择。袖状胃切除术使用硫酸镁可显著减轻气腹循环反应、缓解术后疼痛、减少阿片类药物用量［50］。虽然临床推荐按理想体重计算剂量，但按实际体重给药可增强术后镇痛效果，且未增加高镁血症风险，且不干扰顺式阿曲库铵的肌松作用。

患儿患儿体液比例高、肾小球滤过率低且血脑屏障通透性强，硫酸镁剂量推荐按实际体重计算，早产儿及低体重儿需减少30%并延长输注时间。患儿心脏手术中应用硫酸镁可降低苏醒期谵妄发生率，并对术后交界性异位心动过速具有一定的治疗作用［51-52］。一项荟萃分析［53］表明，静脉或局部使用硫酸镁对预防患儿全身麻醉喉痉挛具有潜在益处。然而，患儿斜视手术中使用硫酸镁未显著降低苏醒期谵妄或术后疼痛发生率［54］，考虑该手术刺激强度较低、疼痛轻且时间短，硫酸镁的镇痛作用难以凸显。

应用局限性

硫酸镁的临床应用价值与其安全性风险并存，其主要风险源于剂量依赖性高镁血症，可引发一系列不良反应。神经肌肉系统毒性表现为深反射减弱或消失、骨骼肌收缩无力，严重时可导致呼吸肌麻痹，对合并OSAHS等潜在呼吸功能受损的患者构成显著威胁。心血管系统抑制作用包括抑制窦房结和房室结自律性与传导性，引发心动过缓、传导阻滞，甚至心搏骤停。此外，静脉注射速度过快可引起血管扩张，导致面部潮红、出汗、恶心及低血压等一过性反应，多与肾功能不全导致排泄受阻或给药方案不当（如负荷剂量过大、输注速率过快）直接相关，故用药期间需严密监测腱反射、呼吸、心电图及血镁浓度。此外，个体化药代动力学和药效学差异导致的疗效波动，以及长期安全性、有效性循证证据的缺失，在一定程度上限制了其临床应用的精准化和广泛推广。

小 结

硫酸镁凭借其多靶点作用机制，在围术期镇痛与器官保护方面展现出重要价值，不仅能有效减轻各类手术后疼痛、显著减少阿片类药物用量，还可降低心律失常及肺部相关并发症风险。此外，作为肌肉松弛药的协同用药，能优化肌松条件，在老年、肥胖患者及患儿等特殊人群的个体化给药也显示出良好的应用前景。然而，其临床应用仍受限于药代动力学个体差异显著、最佳给药方案未统一等挑战。未来应致力于构建基于基因型与生理参数的精准给药策略，推动血镁实时监测技术及开展多中心临床研究，并探索与其他药物或干预措施的协同效应，以实现围术期管理的优化与提升。

参考文献略。

DOI:10.12089/jca.2026.09.013