烏司他丁對(duì)心臟雙瓣膜置換術(shù)患者血清S-100β蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶水平的影響及腦保護(hù)機(jī)制

郭云惠 謝 磊 楊 敏 陳建文 趙佳平

1.國家康復(fù)輔具研究中心附屬康復(fù)醫(yī)院麻醉科，北京 100076；2.國家康復(fù)輔具研究中心附屬康復(fù)醫(yī)院骨一科，北京 100076；3.北京地壇醫(yī)院麻醉科，北京 10076

自人工心肺機(jī)問世以來，其在心臟、大血管手術(shù)中發(fā)揮著重要作用；然而體外循環(huán)（cardio pulmonary bypass，CPB）術(shù)后所引起的腦組織損傷成為困擾臨床醫(yī)生的一大難題。調(diào)查顯示[1]，心血管術(shù)后患者常伴有不同程度中樞系統(tǒng)功能障礙，提示可能有腦損傷的發(fā)生。王小康[2]稱，心臟術(shù)后暫時(shí)記憶力減退及認(rèn)知功能障礙發(fā)生率為30%～60%；然而目前針對(duì)這種腦損傷仍然缺乏有效的治療手段。烏司他丁是一種新型的蛋白酶抑制劑，能夠有效抑制各種炎性反應(yīng)。國外有研究稱[3]烏司他丁可以通過誘導(dǎo)腦組織在缺血、缺氧情況下產(chǎn)生早期耐受，提示其可能對(duì)心臟手術(shù)圍術(shù)期腦組織具有保護(hù)作用。本研究對(duì)張家口市第一醫(yī)院行心臟雙瓣膜置換術(shù)患者在麻醉誘導(dǎo)期間給予烏司他丁，并觀察患者血清S-100β蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE）的變化水平，以期為心臟手術(shù)中減輕腦損傷提供理論依據(jù)，現(xiàn)將研究成果報(bào)道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2009年9月～2014年9月在張家口市第一醫(yī)院行心臟雙瓣膜置換術(shù)的患者40例作為研究對(duì)象，男 27 例，女 13 例；年齡 43～68 歲，平均（57.3±5.9）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：按照紐約心臟病協(xié)會(huì)（New York heart association，NYHA）分級(jí)[4]標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ～Ⅱ級(jí)；術(shù)前超聲檢查無頸動(dòng)脈狹窄；患者擬行二尖瓣置換+主動(dòng)脈瓣置換術(shù)；經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)；取得患者及家屬同意，并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并糖尿病、肝腎功能異常者；血管栓塞性疾病、精神疾病或腦血管疾病者；左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular enjection fraction，LVEF）≤40%。將符合標(biāo)準(zhǔn)的40例患者按照隨機(jī)數(shù)字表法分為試驗(yàn)組20例和對(duì)照組20例，兩組患者性別、年齡、LVEF、心功能分級(jí)等一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法 兩組患者入室后行動(dòng)脈壓監(jiān)測，分別用芬太尼（江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司，批號(hào)：090713）5～15 μg/kg、依托咪酯（江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司，批號(hào)：081210）0.1～0.2 mg/kg、維庫溴銨（重慶藥友制藥有限責(zé)任公司，批號(hào)：090321）0.15 mg/kg進(jìn)行麻醉誘導(dǎo)；試驗(yàn)組于麻醉誘導(dǎo)后靜脈給予烏司他?。◤V東天普生化醫(yī)藥股份有限公司，2 mL：1.0×105kU，批號(hào)：090830）1.0×104kU/kg，對(duì)照組給予等量生理鹽水。麻醉誘導(dǎo)后兩組患者均行機(jī)械通氣，吸入50%氧氣聯(lián)合壓縮空氣，維持呼氣末二氧化碳分壓；麻醉維持吸入七氟烷（魯南貝特制藥有限公司，批號(hào)：091022）0.6%～1%、丙泊酚（西安力邦制藥有限公司，批號(hào)：081027）0.04 mg/（kg·min），間斷注射維庫溴銨與芬太尼。

1.2.2 手術(shù)方法 患者取仰臥位，將胸部正中做一切口，肝素化后常規(guī)建立體外循環(huán)，將升主動(dòng)脈阻斷后，再于右房-房間隔做切口和左動(dòng)脈根部切口，冷氧合血停跳液灌注降低心肌溫度。將病變部位二尖瓣切除后置入雙葉機(jī)械瓣，再將病變主動(dòng)脈瓣切除后置入雙葉機(jī)械瓣膜；將右房和升主動(dòng)脈連續(xù)縫合后復(fù)溫、排氣；升主動(dòng)脈開放，復(fù)跳心跳，輔助循環(huán)并停機(jī)；再于心包內(nèi)、胸骨后置入引流管，最后關(guān)胸。

1.3 觀察指標(biāo)

①記錄兩組患者升主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、CPB時(shí)間、機(jī)械通氣時(shí)間、術(shù)后拔管時(shí)間、術(shù)后清醒時(shí)間。②分別于中心靜脈通路建立后（T0）、CPB 開始 30 min（T1）、CPB 結(jié)束時(shí)（T2）、手術(shù)結(jié)束時(shí)（T3）、術(shù)后 6 h（T4）抽取靜脈血5 mL，高速離心分離血清，采用酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）檢測血清 S-100β、NSE水平，相關(guān)試劑盒由上海紀(jì)寧生物科研有限公司提供，操作嚴(yán)格參考試劑盒說明書。③分別于術(shù)前1 d、術(shù)后1、3、5 d采用精神狀態(tài)檢查量表（mini-mental state examination，MMSE）[5]對(duì)兩組患者認(rèn)知功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，MMSE包括定向力、注意和計(jì)算、記憶、概念形成、語言能力5個(gè)部分；以MMSE＜24分認(rèn)為存在認(rèn)知功能障礙。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行檢驗(yàn)，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，多組間比較采用方差分析，計(jì)數(shù)資料采用百分率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者手術(shù)一般情況比較

術(shù)后兩組均無死亡病例，試驗(yàn)組有1例患者術(shù)后第2天出現(xiàn)心律失常，行電復(fù)律；對(duì)照組出現(xiàn)急性腎衰，后行血液凈化治療；將此2例患者剔除本研究。其余病例中，兩組患者升主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、CPB時(shí)間、機(jī)械通氣時(shí)間、術(shù)后拔管時(shí)間、術(shù)后清醒時(shí)間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 兩組患者手術(shù)一般情況比較（）

表2 兩組患者手術(shù)一般情況比較（）

組別 例數(shù) 升主動(dòng)脈阻斷時(shí)間（min）體外循環(huán)時(shí)間（min）機(jī)械通氣時(shí)間（h）術(shù)后拔管時(shí)間（h）術(shù)后清醒時(shí)間（h）試驗(yàn)組對(duì)照組t值P值19 19 70.1±7.4 73.7±8.9 1.391 0.086 115.4±26.1 124.5±28.4 1.055 0.149 8.8±1.5 9.0±1.7 0.395 0.348 18.2±4.6 17.8±3.8 0.299 0.383 7.7±0.6 7.4±0.8 1.342 0.094

2.2 兩組患者各時(shí)段MMSE評(píng)分比較

兩組患者術(shù)前MMSE評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＞ 0.05），術(shù)后 1、3、5 d試驗(yàn)組 MMSE 評(píng)分顯著高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組患者各時(shí)段精神狀態(tài)檢查量表評(píng)分比較（分，）

表3 兩組患者各時(shí)段精神狀態(tài)檢查量表評(píng)分比較（分，）

組別 例數(shù) 術(shù)前1 d 術(shù)后1 d 術(shù)后3 d 術(shù)后5 d試驗(yàn)組對(duì)照組t值P值19 19 31.2±4.1 30.6±3.7 0.502 0.308 21.4±3.1 17.8±1.4 11.406 0.000 25.5±3.5 21.7±2.7 10.658 0.000 29.6±3.9 24.7±2.4 10.137 0.000

2.3 兩組患者各時(shí)段血清S-100β、NSE水平比較

兩組患者T0時(shí)血清S-100β、NSE比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＞ 0.05），血清 S-100β、NSE 水平從 T1開始升高，至T2時(shí)達(dá)到高峰，隨后逐漸降低，至T4時(shí)降低至 T0水平；其中試驗(yàn)組 T1、T2、T3時(shí)血清 S-100β、NSE水平顯著低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表4。

表4 兩組患者各時(shí)段血清S-100β、NSE水平比較（）

表4 兩組患者各時(shí)段血清S-100β、NSE水平比較（）

注：與 T0比較，*P ＜ 0.05；與對(duì)照組同時(shí)段比較，△P ＜ 0.05；NSE：神經(jīng)元特異性烯醇化酶

組別 S-100β（ng/L） NSE（μg/L）試驗(yàn)組（n=19）T0T1T2T3T4 27.17±4.39 117.52±21.71*△215.65±44.52*△181.44±32.81*△26.37±8.64 8.31±2.27 9.84±2.74*△11.38±4.31*△10.04±3.39*△8.72±2.39對(duì)照組（n=19）T0T1T2T3T4 28.73±5.34 152.41±23.52*342.31±67.56*207.43±39.66*25.95±7.78 8.75±2.59 10.98±4.03*15.04±7.71*12.31±6.63*9.01±2.85

3 討論

CPB所致腦損傷的機(jī)制目前尚不完全清楚，有報(bào)道稱[6]，心臟瓣膜置換術(shù)行CPB會(huì)導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)急性炎性反應(yīng)，體內(nèi)釋放大量細(xì)胞因子，而細(xì)胞因子又會(huì)進(jìn)一步加重全身炎性反應(yīng)，給機(jī)體組織或器官造成一定損傷。有國外報(bào)道稱[7]，心臟手術(shù)后患者會(huì)出現(xiàn)缺血再灌注損傷，導(dǎo)致機(jī)體釋放大量細(xì)胞因子，其中腫瘤壞死因子-α?xí)せ盍字窤2，從而降解細(xì)胞膜，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞；另外細(xì)胞因子還會(huì)介導(dǎo)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞出現(xiàn)“呼吸暴發(fā)”[8-9]，產(chǎn)生更多炎性介質(zhì)，加重腦組織損傷，因此降低細(xì)胞因子的釋放，從理論上能夠起到一定腦保護(hù)作用。烏司他丁是一種蛋白酶抑制劑，它可以改善機(jī)體內(nèi)環(huán)境，并穩(wěn)定溶酶體膜和清除自由基，抑制細(xì)胞因子釋放[10]。許建強(qiáng)等[11]報(bào)道稱烏司他丁能夠抑制由腫瘤壞死因子-α介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞脫顆粒釋放氧自由基和蛋白酶，從而緩解機(jī)體炎性反應(yīng)。國外一項(xiàng)研究還證實(shí)[12]，烏司他丁能夠降低血栓烷B2、內(nèi)皮素等水平來改善局部腦組織缺血區(qū)血供，從而緩解對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的繼發(fā)性損害作用。

S-100β是一種酸性鈣結(jié)合蛋白[13]，它由兩個(gè)β亞基組成，主要由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞合成并分泌；當(dāng)發(fā)生腦損傷后S-100β起到兩種作用：低濃度S-100β能夠營養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，促進(jìn)軸突生長，穩(wěn)定神經(jīng)元，有利于神經(jīng)細(xì)胞的修復(fù)；而高濃度S-100β會(huì)直接誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡和通過直接神經(jīng)毒作用，從而加重腦損傷。Wada等[14]采用免疫組化法檢測缺血性腦損傷大鼠腦組織S-100β蛋白表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠缺血后第1天星形膠質(zhì)細(xì)胞S-100β蛋白表達(dá)顯著增加，提示S-100β升高可以反映腦組織損傷程度。周國俊等[15]研究也提示血清S-100β含量變化與腦損傷程度密切相關(guān)，神經(jīng)保護(hù)劑能夠降低腦水腫患者S-100β水平并能減輕腦水腫，而無神經(jīng)保護(hù)劑只用高滲甘油雖然能緩解腦水腫，但對(duì)血清S-100β影響較小。NSE來源于神經(jīng)元細(xì)胞，當(dāng)腦組織受損后會(huì)改變神經(jīng)脫髓鞘，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞和血腦屏障損害，存在于神經(jīng)元細(xì)胞胞漿中的NSE會(huì)被大量釋放。由于NSE不與細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白相結(jié)合，因此可以通過檢測血清NSE水平來評(píng)價(jià)腦損傷程度。漆敏等[16]研究亦提示，血清NSE水平與腦損傷程度呈正相關(guān)，損傷越重，血清NSE水平越高。

本研究發(fā)現(xiàn)兩組患者升主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、CPB時(shí)間、機(jī)械通氣時(shí)間、術(shù)后拔管時(shí)間、術(shù)后清醒時(shí)間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而術(shù)后各時(shí)段試驗(yàn)組MMSE評(píng)分顯著高于對(duì)照組，提示烏司他丁對(duì)麻醉效果影響較小，且能夠減少術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生，這與黃貴金等[17]報(bào)道結(jié)論一致。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，術(shù)后兩組患者血清S-100β、NSE水平開始升高，至CPB結(jié)束時(shí)達(dá)高峰，隨后開始降低，至術(shù)后6 h時(shí)降低至術(shù)前水平，提示心臟瓣膜置換術(shù)后患者會(huì)出現(xiàn)一定程度的腦損傷，這符合關(guān)正等[18]報(bào)道結(jié)論。其中 T1、T2、T3時(shí)試驗(yàn)組血清S-100β、NSE水平顯著低于對(duì)照組，說明烏司他丁可能作用機(jī)制為抑制機(jī)體炎性反應(yīng)，降低CPB期間血清S-100β、NSE水平，從而起到腦保護(hù)作用。值得注意的是，本研究納入的患者基礎(chǔ)條件較好，患者對(duì)CPB造成各臟器損傷耐受較好，而對(duì)于基礎(chǔ)條件差、病情加重、CPB時(shí)間交叉的患者，其炎性反應(yīng)更明顯，烏司他丁的腦保護(hù)效果可能更好。另外還需考慮本研究樣本量偏少，烏司他丁的用量、用法還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上所述，烏司他丁能夠改善心臟雙瓣膜置換術(shù)后患者的腦損傷，其作用機(jī)制可能與降低CPB中誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)、減輕炎性反應(yīng)介導(dǎo)的腦組織損害有關(guān)。

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