不同鎮(zhèn)靜深度介導(dǎo)PI3K/Akt信號(hào)通路對(duì)老年患者術(shù)后認(rèn)知功能的影響研究

李小寶，楊志星，吳翼南，周敬民，趙志虎，劉香珠，鄒毅清，2

(1. 南京軍區(qū)福州總醫(yī)院476醫(yī)院，福建 福州 350002；2. 福建醫(yī)科大學(xué)?？偱R床醫(yī)學(xué)院，福建 福州 350025)

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論著

不同鎮(zhèn)靜深度介導(dǎo)PI3K/Akt信號(hào)通路對(duì)老年患者術(shù)后認(rèn)知功能的影響研究

李小寶1，楊志星1，吳翼南1，周敬民1，趙志虎1，劉香珠1，鄒毅清1，2

(1. 南京軍區(qū)福州總醫(yī)院476醫(yī)院，福建 福州 350002；2. 福建醫(yī)科大學(xué)?？偱R床醫(yī)學(xué)院，福建 福州 350025)

[摘要]目的觀察不同鎮(zhèn)靜深度對(duì)老年下肢矯形手術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能及腦脊液中PI3K/Akt信號(hào)通路的影響。方法根據(jù)不同鎮(zhèn)靜深度指數(shù)(CSI)，將行下肢矯形手術(shù)ASAⅠ～Ⅱ級(jí)老年患者70例分為CSI-50組35例和CSI-80組35例。在術(shù)前1 d及術(shù)后3，7 d使用術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量評(píng)估量表(PQRS)新認(rèn)知評(píng)價(jià)體系評(píng)估患者的認(rèn)知功能水平。利用蛋白免疫印跡法(Western blotting)檢測(cè)2組患者蛛網(wǎng)膜下腔穿刺置管成功后(t0)、插入喉罩后即刻(t1)及手術(shù)后6 h(t2)、24 h(t3)和48 h(t4)腦脊液中PI3K、Akt、pAkt、bcl、bax的濃度。結(jié)果術(shù)后2組患者認(rèn)知功能均出現(xiàn)降低，CSI-50組變化較CSI-80組明顯；2組術(shù)后7 d MMSE評(píng)分恢復(fù)正常，而PQRS評(píng)分則顯示患者仍存在認(rèn)知功能缺損；PQRS評(píng)分顯示術(shù)后POCD發(fā)生率明顯高于MMSE評(píng)分。Western blotting結(jié)果顯示，2組t1、t2、t3及t4時(shí)間點(diǎn)PI3K、pAkt、bcl水平均明顯低于t0時(shí)(P均<0.05)，而bax水平明顯高于t0時(shí)(P均<0.05)，且t1～t4時(shí)間點(diǎn)各指標(biāo)水平CSI-50組均明顯低于CSI-80組(P均<0.05)。結(jié)論鎮(zhèn)靜深度對(duì)老年下肢矯形手術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能有不同程度影響，其影響機(jī)制可能與介導(dǎo)PI3K/Akt信號(hào)通路的標(biāo)志性蛋白表達(dá)水平有關(guān)。

[關(guān)鍵詞]鎮(zhèn)靜深度；認(rèn)知功能；術(shù)后；PI3K/Akt信號(hào)通路

認(rèn)知是機(jī)體對(duì)外界事物的感知，是個(gè)體有計(jì)劃、有目的地獲取信息、解決問(wèn)題及執(zhí)行命令的基礎(chǔ)。認(rèn)知功能障礙對(duì)患者所造成的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了軀體功能障礙，導(dǎo)致其生活和社會(huì)適應(yīng)性的障礙，無(wú)法獨(dú)立生活和工作，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和全面康復(fù)，并大大增加了家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)[1-2]。部分患者尤其是老年患者在進(jìn)行手術(shù)治療后出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，表現(xiàn)為社交能力減弱、記憶力減退、認(rèn)知能力及技巧退化，這類表現(xiàn)統(tǒng)稱為術(shù)后認(rèn)知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)。目前認(rèn)為POCD的發(fā)病機(jī)制與多種因素有關(guān)[3]，尚無(wú)統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)。張百軍等[4]研究發(fā)現(xiàn)不同中腦電雙頻指數(shù)與老年患者術(shù)后認(rèn)知功能的發(fā)生有關(guān)，過(guò)深的麻醉深度可能影響、威脅患者的生命安全，過(guò)淺的麻醉深度可能導(dǎo)致患者術(shù)中清醒，出現(xiàn)長(zhǎng)期精神創(chuàng)傷，因此POCD的發(fā)生與麻醉深度之間的關(guān)系是目前臨床探討的熱點(diǎn)問(wèn)題。近年研究發(fā)現(xiàn) PI3K/Akt 通路通過(guò)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的凋亡和自噬管理著細(xì)胞的存活，該通路參與了神經(jīng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和記憶等多種生理功能[5-8]。因此提出設(shè)想：不同麻醉深度下POCD程度不同是否通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路進(jìn)行橋接？基于此，本研究擬通過(guò)觀察七氟烷不同麻醉指數(shù)(CSI)腰麻下下肢矯形手術(shù)老年患者術(shù)后認(rèn)知功能及腦脊液中PI3K/Akt 信號(hào)通路中標(biāo)志性蛋白的變化，以期尋找適宜的鎮(zhèn)靜深度以減輕老年患者術(shù)后POCD的程度，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1臨床資料

1.1一般資料選擇2012年10月—2014年10月在福州總醫(yī)院476醫(yī)院接受下肢矯形手術(shù)的老年患者70例，男41例，女29例；年齡67～82(68.2±5.92)歲；ASAⅠ～Ⅱ級(jí)。均無(wú)認(rèn)知功能障礙，簡(jiǎn)易智能量表(MMSE)評(píng)分≥23分；無(wú)合并明顯心、腦、腎等重大臟器疾病，無(wú)精神異常史及家族史，無(wú)服用鎮(zhèn)靜催眠藥物史，無(wú)脊柱畸形。根據(jù)CSI將患者分為CSI-50組和CSI-80組，每組35例，2組年齡、性別、體質(zhì)量、ASA分級(jí)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，具有可比性，見(jiàn)表1。

表1　2組一般資料比較

1.2方法患者術(shù)前禁食12 h、禁水4 h，采用靜注咪達(dá)唑侖1 mg、1%利多卡因20 mL經(jīng)腹股溝入路在神經(jīng)刺激儀引導(dǎo)下行患肢股神經(jīng)阻滯。效果確切后側(cè)臥于手術(shù)床上，患肢在上，選擇L4—5間隙，以改良Tuohy穿刺針行硬膜外穿刺成功后，使用連續(xù)腰麻導(dǎo)管(22G，Spinocath導(dǎo)管，德國(guó)Braun公司)通過(guò)Touhy針刺入蛛網(wǎng)膜下腔，拔出針芯后將Spinocath導(dǎo)管向頭側(cè)置入4 cm，見(jiàn)腦脊液后注入0.375%布比卡因輕比重液(0.75%布比卡因和注射用水1∶1體積混合)2.7 mL，速率0.05 mL/s，10 min后用冰塊測(cè)試溫度阻滯平面，如未達(dá)T10則追加0.5～1 mL。麻醉平面穩(wěn)定在T10后，靜脈注射丙泊酚1～2 mg/kg、芬太尼1 μg/kg，CSI降至50后置入喉罩接麻醉機(jī)保留自主呼吸，分別吸入七氟烷，CSI-50組使CSI維持在50±5，CSI-80組使CSI維持在80±5。術(shù)中監(jiān)測(cè)心電圖、無(wú)創(chuàng)血壓、脈搏氧飽和度、心率、中心靜脈壓、直接動(dòng)脈壓、心排血量、外周血管阻力、肺循環(huán)阻力及CSI。手術(shù)結(jié)束時(shí)停止吸入七氟烷，靜脈注射舒芬太尼0.1 μg/kg和地塞米松5 mg，待CSI恢復(fù)至90以上時(shí)拔除喉罩。術(shù)后患者自控鎮(zhèn)痛用藥為舒芬太尼150 μg、格拉司瓊8 mg、納洛酮0.4 mg用生理鹽水稀釋至100 mL，背景輸注速度2 mL/h，患者自控鎮(zhèn)痛0.5 mL/min，鎖定時(shí)間15 min。

1.3觀察指標(biāo)

1.3.1恢復(fù)質(zhì)量評(píng)估量表(PQRS)評(píng)分在術(shù)前1 d及術(shù)后3 d、7 d使用PQRS新認(rèn)知評(píng)價(jià)體系評(píng)估患者的認(rèn)知功能，包括定向力、復(fù)述數(shù)字(正序/倒序)、回憶語(yǔ)語(yǔ)及組詞能力。以術(shù)后評(píng)分-術(shù)前評(píng)分的差值為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，定向力≥0分；正序復(fù)述數(shù)字≥-2分；倒序復(fù)述數(shù)字≥-1分；回憶詞語(yǔ)≥-3分及組詞≥-3分。出現(xiàn)上述任何一項(xiàng)即認(rèn)為出現(xiàn)POCD。

1.3.2MMSE量表評(píng)分該量表包括時(shí)間空間定向力、記憶力、注意力及計(jì)算力、回憶能力、語(yǔ)言能力，總分30分，<23分為認(rèn)知功能缺陷。

1.3.3腦脊液中PI3K/Akt信號(hào)通路標(biāo)志性蛋白水平將腦脊液標(biāo)本以3 000 r/min 4 ℃離心10 min，收集上清。根據(jù)DAB方法對(duì)所提蛋白液進(jìn)行濃度測(cè)定。以100 μL蛋白液中加入25 μL的上樣緩沖液于100 ℃金屬浴中變性。按照每泳道上樣量為50 μg蛋白計(jì)算上樣量。電泳(4%濃縮膠，12%分離膠，120 V，50 mA，1.5 h)結(jié)束后將凝膠取出，用PVDF膜轉(zhuǎn)印，遵循膠在負(fù)極膜在正極的原則，50 V，100 mA，2 h。5%脫脂奶粉液封閉2 h，TBS洗3次，每次5 min，分別加入5%脫脂奶粉按1∶1 000稀釋的抗PI3K、p-Akt、bcl、bax和β-actin抗體，4 ℃孵育過(guò)夜，TBS洗3次，每次5 min，加入堿性磷酸酶標(biāo)記山羊抗兔IgG(1∶2 000)室溫2 h，TBS洗3次，每次5 min。將濾膜放入配好的顯色液中顯色15～30 min，計(jì)算機(jī)掃描圖像，并由生物圖像分析系統(tǒng)(Bio-Rad 公司,Model Gel Doc 2000, 美國(guó))分析處理。

2結(jié)果

2.12組認(rèn)知功能評(píng)分比較2組術(shù)前1d PQRS評(píng)分及MMSE評(píng)分比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。2組術(shù)后3 d、7 d PQRS評(píng)分均明顯低于術(shù)前1 d(P均<0.05)，且各時(shí)間點(diǎn)PQRS評(píng)分CSI-50組均明顯低于CSI-80組 (P均<0.05)；2組術(shù)后3 d MMSE評(píng)分均明顯低于術(shù)前1 d(P均<0.05)，且CSI-50組明顯低于CSI-80組(P<0.05)，2組術(shù)后7d MMSE評(píng)分與術(shù)前1d比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見(jiàn)表2。

表2　2組不同時(shí)間點(diǎn)認(rèn)知功能評(píng)分比較±s，分)

注：①與術(shù)前1 d比較，P<0.05；②與CSI-50組比較，P<0.05。

2.22組不同評(píng)分手段POCD發(fā)生率比較PQRS評(píng)分顯示，CSI-50組術(shù)后發(fā)生POCD 14例(40%)，CSI-80組術(shù)后發(fā)生POCD 10例(28%)；MMSE評(píng)分顯示，CSI-50組術(shù)后發(fā)生POCD 12例(34%)，CSI-80組術(shù)后發(fā)生POCD 8例(23%)。PQRS評(píng)分顯示POCD發(fā)生率明顯高于MMSE評(píng)分(P<0.05)。

2.32組PI3K/Akt信號(hào)通路標(biāo)志性蛋白水平比較2組t1、t2、t3及t4時(shí)間點(diǎn)PI3K、pAkt、bcl水平均明顯低于t0時(shí)(P均<0.05)，而bax水平明顯高于t0時(shí)(P均<0.05)，且t1～t4時(shí)間點(diǎn)各指標(biāo)水平CSI-50組均明顯低于CSI-80組(P<0.05)。見(jiàn)圖1及表3。

圖1　2組PI3K/Akt信號(hào)通路各標(biāo)志性蛋白水平

時(shí)間PI3K/β-actinCSI-80組CSI-50組pAkt/β-actinCSI-80組CSI-50組bcl/β-actinCSI-80組CSI-50組bax/β-actinCSI-80組CSI-50組t01.16±0.211.15±0.181.33±0.201.27±0.191.25±0.111.30±0.140.46±0.120.35±0.16t11.03±0.15①0.93±0.20①②1.26±0.18①1.13±0.21①②1.11±0.23①1.08±0.18①②0.59±0.11①0.51±0.15①②t20.91±0.18①0.83±0.15①②1.20±0.19①1.09±0.17①②0.95±0.15①0.89±0.18①②0.76±0.20①0.68±0.11①②t30.79±0.22①0.61±0.08①②1.15±0.15①0.66±0.09①②0.75±0.12①0.46±0.10①②0.99±0.15①0.83±0.23①②t40.58±0.13①0.38±0.11①②1.08±0.17①0.43±0.11①②0.56±0.15①0.22±0.13①②1.15±0.14①0.92±0.18①②

注：①與t0比較，P<0.05；②與CSI-80組比較，P<0.05。

3討論

Bedford 于上世紀(jì)50年代首次提出老年患者術(shù)后出現(xiàn)癡呆的情況，而POCD的概念是近10余年才被逐漸重視。本研究使用傳統(tǒng)MMSE評(píng)分法進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)定顯示2組患者于術(shù)后3 d均伴有MMSE評(píng)分顯著降低，但至術(shù)后7 d 2組基本達(dá)到正常水平；而2組術(shù)后7 d PQRS評(píng)分雖均有提升，但是仍然低于術(shù)前1 d，并且PQRS評(píng)分顯示POCD發(fā)生率高于MMSE手段評(píng)估所得POCD發(fā)生率，說(shuō)明雖然MMSE評(píng)分可體現(xiàn)術(shù)后認(rèn)知功能變化，但其敏感度低于PQRS評(píng)分；同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同時(shí)間點(diǎn)CSI-80組認(rèn)知功能評(píng)分均高于CSI-50組，說(shuō)明CSI為80時(shí)，術(shù)后的認(rèn)知狀態(tài)好于CSI為50時(shí)。

隨著對(duì)POCD研究的逐漸深入，認(rèn)為老年人發(fā)生POCD的機(jī)制與中樞神經(jīng)退行性改變關(guān)系密切，而細(xì)胞凋亡是神經(jīng)退行性改變的主要方式。PI3K/Akt是經(jīng)典的抗凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，它通過(guò)影響下游凋亡相關(guān)蛋白、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白等效應(yīng)分子的活化過(guò)程，在細(xì)胞的增殖、凋亡、膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化等眾多病理生理過(guò)程中起重要作用。PI3K是磷脂激酶家族中的重要成員，具有特異的催化磷脂酰肌醇脂類物質(zhì)的激酶作用，也是參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)分子之一，功能上是蛋白激酶B活化的首要調(diào)節(jié)者。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變時(shí)被證明該通路在損傷后被激活，并可以通過(guò)多種途徑發(fā)揮抗凋亡作用[9]。PI3K/Akt信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)bcl-2家族成員的活性，PI3K依賴性的Akt的激活可以使促進(jìn)細(xì)胞凋亡蛋白bad磷酸化，而抑制細(xì)胞凋亡蛋白bcl-2發(fā)揮抗凋亡作用。PI3K/Akt通路的激活還可以使促細(xì)胞凋亡蛋白bax磷酸化而失活，從而抑制細(xì)胞凋亡。另活化的Akt能夠阻止線粒體釋放細(xì)胞色素C及凋亡誘導(dǎo)因子，從而抑制細(xì)胞凋亡[10]。近年研究顯示，PI3K/Akt通路作為促存活信號(hào)，參與了逆轉(zhuǎn)中樞神經(jīng)退行性改變的作用[11]。本研究利用Westernblotting技術(shù)檢測(cè)不同時(shí)間點(diǎn)腦脊液中PI3K/Akt信號(hào)通路上標(biāo)志蛋白的水平變化，結(jié)果顯示不同時(shí)間點(diǎn)PI3K、pAkt、bcl、bax水平的確發(fā)生了變化，其中各時(shí)間點(diǎn)CSI-50組各標(biāo)志性蛋白水平變化的趨勢(shì)較CSI-80組明顯。提示不論何種深度麻醉均可造成PI3K/Akt信號(hào)通路的改變，因此認(rèn)為POCD的發(fā)生與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切，且可能通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路進(jìn)行橋接，而CSI為80時(shí)對(duì)中樞神經(jīng)的保護(hù)效應(yīng)高于CSI為50時(shí)。

綜上所述，鎮(zhèn)靜深度對(duì)老年下肢矯形手術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能有不同程度影響，此機(jī)制可能與介導(dǎo)PI3K/Akt信號(hào)通路的標(biāo)志性蛋白表達(dá)水平有關(guān)。

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Study of effects of different depth of sedation mediated PI3K/AKT signaling pathway on cognitive function in elderly patients after surgery

LI Xiaobao1, YANG Zhixing1, WU Yinan1, ZHOU Jingmin1, ZHAO Zhihu1, LIU Xiangzhu1, ZOU Yiqing1,2

(1. 476 Hospital of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Command, Fuzhou 350002, Fujiang, China; 2. The Clinical Medical College of Fujian General Hospital of Fujian Medical College, Fuzhou 350025, Fuzhou, China)

Abstract:Objective It is to observe the effects of different depth of sedation on postoperative cognitive function in elderly patients with lower limbs orthopedic operation, and to discuss the influence on PI3K/AKT signal pathway in the cerebrospinal fluid. Methods 70 cases of elderly patients with lower limbs orthopedics ASA Ⅰ～Ⅱ grade were divided into CSI-50 group (35 cases) and the CSI-80 group (35 cases) according to the different depth of sedation. On 1 d before, 3 d and 7 d after operation, the new cognitive evaluation system in postoperative recovery Physician Quality Reporting System (PQRS) was used to assess the cognitive function levels of the patients. The concentrations of PI3K, AKT, pAKT, Bcl and Bax in cerebrospinal fluid were determined by Western blotting after the success of the subarachnoid puncture catheter (t0), insert a laryngeal mask immediately (t1), 6 h(t2), 24 h(t3), 48 h (t4)after operation. Results The scores of postoperative cognitive function of the patients of the two groups both reduced, and the changes of CSI-50 group were more obviously than that of CSI-80 group. The MMSE scores became normal in both groups in 7 d after operation, while the PQRS scores showed that the patients still had postoperative cognitive function dysfunction(POCD), the incidence of POCD evaluated by PQRS scores was higher than that evaluated by MMSE scores. Western blotting results showed that the levels of PI3K, pAKT, Bcl at t1, t2, t3, and t4 were higher while that of bax was lower than those at t0 (P<0.05), and every index at t1-t4 was lower in CSI-50 group than that in CSI-80 group (P<0.05). Conclusion Different depth of sedation had more or less effects on the postoperative cognitive function in elderly patients with lower limbs orthopedic operation, the impact mechanism may be related to the mediation on iconic protein expression levels of PI3K/AKT signal pathway.

Key words:different depth of sedation; cognitive function; postoperation; PI3K/AKT signaling pathway

[收稿日期]2016-01-30

[中圖分類號(hào)]R614.2

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1008-8849(2016)13-1369-04

doi:10.3969/j.issn.1008-8849.2016.13.001

[基金項(xiàng)目]福建省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目(2012Y0059)；南京軍區(qū)重點(diǎn)課題(13ZD38)

[作者簡(jiǎn)介]李小寶，男，主治醫(yī)師，研究方向?yàn)槲Ｖ鼗颊邍中g(shù)期處理。[通信作者]鄒毅清，E-mail：yiqing51@163.com