烏司他丁對老年脊柱手術(shù)患者術(shù)后早期認知功能和血清MMP-9及IL-6水平的影響

張 敏，馮鯤鵬，吳 嵐，欒秀姝，馮雪辛，王天龍

(首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院麻醉科，北京 100053)

術(shù)后認知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)被廣泛定義為手術(shù)后認知表現(xiàn)基線水平的顯著下降，包括執(zhí)行功能、注意力、言語記憶、精神運動速度和視覺空間抽象能力[1]。導(dǎo)致POCD風(fēng)險升高的因素包括高齡、心臟和全身血管疾病、酗酒、受教育年限低及術(shù)后并發(fā)癥等。POCD與較差的轉(zhuǎn)歸和較高的死亡率有關(guān)。研究顯示，老年人在中樞神經(jīng)系統(tǒng)退化的基礎(chǔ)上經(jīng)麻醉和手術(shù)等刺激，免疫應(yīng)答激活大量炎癥細胞因子釋放，進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和認知功能損害[2]。烏司他丁是一種來自人尿的尿胰蛋白酶抑制劑，其能抑制全身炎癥反應(yīng)和多種蛋白酶的活化，如基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)[3]、胰蛋白酶、粒細胞彈性蛋白酶和組織蛋白酶[4-6]。本研究旨在觀察烏司他丁對老年脊柱手術(shù)患者術(shù)后認知功能及血清MMP-9和白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)水平的影響，并探討其機制。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2016年2月至2017年2月首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院骨科收治的80例行腰椎減壓+內(nèi)固定術(shù)的老年患者(美國麻醉醫(yī)師協(xié)會分級Ⅰ～Ⅱ級)作為研究對象。本研究為隨機雙盲對照研究，經(jīng)宣武醫(yī)院倫理委員會批準(臨研審〔2016〕011號)，患者均簽署了知情同意書。共納入128例患者，由計算機產(chǎn)生隨機數(shù)字表，分別置于信封內(nèi)，患者依次抽取信封，拆信取號，按照1∶1的分配原則分別入組烏司他丁組和對照組。根據(jù)預(yù)試驗的結(jié)果，采用SAS軟件計算樣本量(取α=0.05，1-β=0.80，雙側(cè)檢驗)，預(yù)計POCD的發(fā)生率下降30%，每組需要34例，再加上根據(jù)前期研究結(jié)果預(yù)測的10%的脫落率，每組需要40例患者。在2016年1月在北京市豐臺區(qū)某社區(qū)健康老年人群中選擇30名老年人作為健康對照組，年齡65～85歲。

1.2納入與排除標準 納入標準：選取擬行腰椎減壓+內(nèi)固定手術(shù)的患者，性別不限，年齡65～85歲，美國麻醉醫(yī)師協(xié)會分級Ⅰ～Ⅱ級。排除標準：①合并精神或心理疾病，貝克抑郁自評量表評分>16分；②簡易智力狀態(tài)檢查量表評分≤23分；③受教育時間<3年；④近1個月內(nèi)曾患急性感染；⑤有腦部疾患、腦外傷和手術(shù)的患者；⑥6個月以內(nèi)有心腦血管疾病病史；⑦急、慢性免疫性疾病和腎病病史；⑧酗酒和濫用藥物、近3個月內(nèi)服用非甾體抗炎藥物、糖皮質(zhì)激素類藥物；⑨視力、聽力和語言交流有嚴重障礙；⑩術(shù)前血常規(guī)檢查白細胞計數(shù)>10×109/L(①～⑨為健康對照組的排除標準)。

1.3剔除標準 患者出現(xiàn)下列情況將被剔除：中途退出和拒絕配合試驗；因某種原因未行手術(shù)；術(shù)后死亡、二次手術(shù)、合并感染和體溫>38.5 ℃；伴有心血管系統(tǒng)、腦血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)等嚴重術(shù)后并發(fā)癥；術(shù)后第7天進行譫妄評分出現(xiàn)譫妄者。

1.4方法

1.4.1麻醉方法 術(shù)前禁用咪達唑侖、長托寧、阿托品、東莨菪堿等可誘發(fā)POCD的鎮(zhèn)靜藥及止涎藥物。入室開放靜脈通路，采用多功能生命體征監(jiān)測儀常規(guī)監(jiān)測心電圖、有創(chuàng)動脈壓力、脈壓變異度、脈搏血氧飽和度、腦電雙頻指數(shù)、鼻咽溫。采用全憑靜脈麻醉，麻醉誘導(dǎo)給藥劑量分別為：依托咪酯0.2～0.3 mg/kg、羅庫溴銨0.6～1 mg/kg、舒芬太尼 0.3～0.5 μg/kg，待患者達到插管條件以后，實施氣管插管，機械通氣維持通氣?；颊邭夤懿骞芎蠼勇樽頇C控制呼吸，調(diào)節(jié)呼吸參數(shù)：設(shè)定潮氣量6～8 mL/kg，呼吸頻率10～12次/min，呼吸比為1∶2，吸入氧濃度40%～70%(根據(jù)血氣結(jié)果中的氧合指數(shù)來調(diào)整設(shè)定)，維持呼氣末二氧化碳分壓在35～45 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，并根據(jù)實際情況調(diào)整術(shù)中的呼吸參數(shù)。用微量泵恒速泵注：丙泊酚3～5 mg/(kg·h)，瑞芬太尼0.3～0.5 μg/(kg·h)，羅庫溴銨根據(jù)術(shù)中需要追加，舒芬太尼間斷靜脈推注，總量最多為1 μg/kg。術(shù)后靜脈鎮(zhèn)痛泵配方：舒芬太尼1 μg/mL、恩丹西酮8 mg，加0.9% NaCl溶液至100 mL，Smith6300電子泵，持續(xù)流量2 mL/h，負荷量給予1 mL，鎖定時間20 min，限量5 mL/h。術(shù)后根據(jù)疼痛評分來調(diào)整Smith6300電子泵的設(shè)置參數(shù)，保證充分完善的鎮(zhèn)痛。

1.4.2用藥方法 烏司他丁組：切皮前靜脈滴注烏司他丁(廣東天普生化制藥有限公司生產(chǎn)，10萬U/支，批號：031505173)10 000 U/kg(將1萬U/kg烏司他丁溶于100 mL 0.9% NaCl溶液中)，術(shù)后第1天和第2天靜脈滴注烏司他丁5 000 U/kg，1 h內(nèi)靜脈滴注完，期間觀察患者有無不良反應(yīng)并記錄。對照組：靜脈滴注100 mL的0.9% NaCl溶液安慰劑，手術(shù)開始前30 min內(nèi)靜脈滴注完。

1.5觀察指標

1.5.1認知功能評估 使用蒙特利爾認知評估量表(montreal cognitive assessment，MoCA)進行神經(jīng)心理學(xué)評分，該量表包括視空間與執(zhí)行功能、語言、抽象、命名、記憶、延遲回憶、注意和定向力7個方面，共30分[7-9]。在第1天及第8天對健康對照組進行MoCA評分。手術(shù)組每例患者在手術(shù)前1 d及手術(shù)后第7天進行MoCA評分。所有MoCA評分均由同一神經(jīng)內(nèi)科?？漆t(yī)師進行。

POCD發(fā)生情況統(tǒng)計采用Z-score法計算。Z-score=認知變化值(手術(shù)組)/標準差(健康對照組)，Z值≥1.96認為發(fā)生POCD。認知變化值(手術(shù)組)=(術(shù)后第7天MoCA評分-術(shù)前1天MoCA評分)-學(xué)習(xí)效應(yīng)。學(xué)習(xí)效應(yīng)=(健康對照組第8天MoCA評分-健康對照組第1天MoCA評分)的平均值，學(xué)習(xí)效應(yīng)是指研究對象在反復(fù)接受神經(jīng)心理測試后，對測試內(nèi)容和方法有一定的了解，測試分數(shù)會隨評價次數(shù)的增加而增加，也稱為練習(xí)效應(yīng)。

1.5.2血清MMP-9及IL-6水平測定 分別于手術(shù)開始前(T0)、術(shù)畢(T1)及術(shù)后24 h、72 h(T2和T3)抽取靜脈血8 mL，測定靜脈血的血細胞比容用于校正術(shù)后血清指標。血液標本(無抗凝)以離心半徑8 cm、3 000 r/min離心15 min，收集血清樣本保存于-80 ℃冰箱待檢。兩組的血清MMP-9及IL-6水平測定采用酶聯(lián)免疫法檢測(采用美國R&D Systems 試劑盒)，嚴格按照說明書步驟進行。

2 結(jié) 果

本研究128例患者中有32例患者術(shù)前被排除，96例患者被納入研究，中途有16例患者被剔除研究，最終有80例患者完成本項研究。按照1∶1的分配原則分別入組：烏司他丁組和對照組，每組40例。

2.1各組的一般資料比較 兩組患者的性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)、受教育時間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。健康對照組第1天和第8天的MoCA評分分別為(26.23±1.64)分和(28.15±1.34)分，學(xué)習(xí)效應(yīng)為(1.92±1.19)分。對照組和烏司他丁組的手術(shù)時間分別為(225.64±14.53) min 和(230.75±15.82) min，簡易智力狀態(tài)檢查量表評分分別為(27.13±2.05)分和(26.36±2.67)分。兩組患者的手術(shù)時間和簡易智力狀態(tài)檢查量表評分比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組老年脊柱手術(shù)患者的一般資料比較

a為χ2值，余為t值

2.2兩組患者的神經(jīng)認知功能比較 術(shù)后第7天，烏司他丁組40例患者中有6例發(fā)生POCD，占15.0%；對照組40例患者中有17例發(fā)生POCD，占42.5%。兩組患者的POCD發(fā)生率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=7.384,P=0.007)。

2.3兩組患者的血清MMP-9和IL-6水平比較 使用通過動脈血氣分析獲得的血細胞比容調(diào)整所有術(shù)后數(shù)據(jù)以匹配圍手術(shù)期數(shù)據(jù)。兩組患者的血清MMP-9和IL-6水平在T1、T2升高，T3下降；與對照組相比，烏司他丁組在T1、T2、T3時的血清MMP-9和IL-6水平明顯降低(P<0.05)。兩組血清MMP-9和IL-6水平的組間、時點間、組間和時點間交互作用比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。見表2。

表2兩組老年脊柱手術(shù)患者的MMP-9、IL-6水平比較

組別例數(shù)MMP-9 (μg/L)T0T1T2T3對照組 40153.8±15.5706.0±63.8a1 051.2±83.0a894.0±78.2a烏司他丁組40132.7±13.8225.0±34.3ab406.1±54.0ab345.2±35.2ab 組間F=7 183.912 P<0.001 時點間F=6 495.035 P<0.001 組間·時點間F=1 730.993 P<0.001組別例數(shù)IL-6 (ng/L)T0T1T2T3對照組 402.2±0.832.6±5.2a167.6±21.5a61.4±5.7a烏司他丁組402.0±0.921.1±4.0ab56.1±3.2ab10.7±1.5ab 組間F=2 588.961 P<0.001 時點間F=6 404.507 P<0.001 組間·時點間F=2 898.278 P<0.001

MMP-9:基質(zhì)金屬蛋白酶-9；IL-6：白細胞介素-6；T0：切皮前；T1：術(shù)畢；T2：術(shù)后24 h；T3：術(shù)后72 h；a與T0比較，P<0.05；b與對照組比較，P<0.05

3 討 論

隨著人口老齡化現(xiàn)象日趨嚴重，老年脊柱退行性疾病越來越常見。雖然現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的進步使得年齡不再是手術(shù)的禁忌證，但外科手術(shù)是具有創(chuàng)傷性和侵襲性的治療手段，其在治療的同時也給患者帶來一定的創(chuàng)傷，其中POCD是老年患者外科手術(shù)后常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥之一，也是目前的研究熱點。研究顯示，老年人是POCD的高危人群，且老年人體循環(huán)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的促炎介質(zhì)(IL-6)水平明顯高于成年人，推測POCD可能與老年人的炎癥狀態(tài)密切相關(guān)[10]。在本研究中，對照組的POCD發(fā)生率為42.5%，而烏司他丁組的POCD發(fā)生率為15.0%，表明烏司他丁的干預(yù)降低了POCD的發(fā)生率。

血腦屏障是指腦毛細血管壁與神經(jīng)膠質(zhì)細胞形成的血漿與腦細胞之間的屏障和由脈絡(luò)叢形成的血漿和腦脊液之間的屏障，此結(jié)構(gòu)可使腦組織損害減輕或免受循環(huán)血液中有害物質(zhì)的損害，從而保持腦組織內(nèi)環(huán)境的基本穩(wěn)定，細胞和非細胞成分的相互作用提供結(jié)構(gòu)和能量支持血腦屏障，其損傷可能導(dǎo)致血腦屏障損傷和功能障礙[11]。細胞外基質(zhì)包括間質(zhì)基質(zhì)和基膜，在維持血腦屏障功能中起重要作用。其中，基膜由結(jié)構(gòu)蛋白(Ⅳ型膠原、層壓板蛋白和纖維支氣管蛋白)、黏附分子和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白組成。它有兩種類型：內(nèi)皮基膜和本質(zhì)基膜，分別具有不同的結(jié)構(gòu)和生理功能[12]。研究發(fā)現(xiàn)，機體的炎癥反應(yīng)可以促進MMP-9的大量生成，MMP-9分解和破壞血腦屏障的基膜組織，引起腦血管通透性改變，從而造成血腦屏障的破壞[13-15]。故MMP-9已成為血腦屏障損傷比較敏感的生物標志物。緊密連接對于維持血腦屏障的動態(tài)界面至關(guān)重要，緊密連接在中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管中相鄰的內(nèi)皮細胞之間發(fā)育良好[16]。緊密連接蛋白-1和閉合蛋白是腦內(nèi)皮細胞中緊密連接的兩種主要細胞黏附分子，對于血腦屏障的完整性和調(diào)節(jié)血腦屏障的通透性必不可少[17-18]。有研究顯示，烏司他丁治療使MMP-9的表達顯著下調(diào)，減少了腦卒中后緊密連接蛋白-1和閉合蛋白的丟失，說明烏司他丁有助于缺血性腦組織血腦屏障完整性的恢復(fù)，全身應(yīng)用烏司他丁可以減少腦缺血后的神經(jīng)損傷和組織損傷[5]。本研究中，血清MMP-9水平在手術(shù)結(jié)束時就已呈上升趨勢，且對照組的血清MMP-9水平在術(shù)后24和72 h顯著高于烏司他丁組。

烏司他丁會抑制核因子κB激活[19]，而核因子κB會調(diào)節(jié)腫瘤壞死因子-α和IL-6的基因表達[20]。本研究結(jié)果表明，手術(shù)結(jié)束時及術(shù)后第1天對照組和烏司他丁組血清IL-6水平顯著升高。雖然術(shù)后第3天兩組的血清IL-6水平均明顯下降，但術(shù)后第1天和第3天烏司他丁組的血清IL-6水平低于對照組(P<0.05)，與Lili等[21]的報道基本一致。此外本研究結(jié)果顯示，烏司他丁對全身炎癥反應(yīng)起一定的抑制作用。

可見，烏司他丁可減輕手術(shù)創(chuàng)傷所導(dǎo)致的全身炎癥反應(yīng)，同時能夠通過下調(diào)MMP-9的表達，減輕緊密連接蛋白-1和閉合蛋白的損失，降低老年脊柱手術(shù)患者POCD的發(fā)生率。