腦脊液中β淀粉樣蛋白42和神經(jīng)絲輕鏈蛋白水平與術(shù)后神經(jīng)認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性：基于90例66～78歲患者

張雪衛(wèi)，傅 強(qiáng)

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院麻醉科，北京100853

術(shù)后神經(jīng)認(rèn)知功能障礙（PNCD）是指患者在術(shù)后出現(xiàn)的影響方向、注意力、知覺(jué)、意識(shí)和判斷等的認(rèn)知功能損害［1］。流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)顯示，PNCD的發(fā)病率大約在10%～54%，而60歲以上的非心臟手術(shù)患者術(shù)后1周和3個(gè)月的發(fā)病率分別為25.8%和9.9%，是老年人圍手術(shù)期常見(jiàn)的并發(fā)癥［2-3］。隨著人口老齡化，且麻醉和手術(shù)護(hù)理的不斷改善，手術(shù)越來(lái)越頻繁地在老年患者中進(jìn)行，這也導(dǎo)致圍手術(shù)期PNCD發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的增加［4］。PNCD不僅使患者住院時(shí)間延長(zhǎng)，也使術(shù)后6～12月的死亡風(fēng)險(xiǎn)和醫(yī)療費(fèi)用顯著增加。因此對(duì)于高?；颊撸òɡ夏耆耍谛g(shù)前評(píng)估預(yù)測(cè)術(shù)后發(fā)生PNCD的可能性，并采取相應(yīng)預(yù)防措施來(lái)改善患者的預(yù)后是非常重要的［5］。腦脊液中生物分子的檢測(cè)能夠反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理生理過(guò)程，且可以評(píng)估疾病的嚴(yán)重程度［6］。因此，開(kāi)展針對(duì)PNCD 神經(jīng)損傷的腦脊液生物標(biāo)志物的研究對(duì)于PNCD的預(yù)防治療而言具有重要的臨床意義。

β淀粉樣蛋白42（Aβ42）是一種通過(guò)β-和γ-分泌酶從淀粉樣β蛋白前體（APP）中裂解產(chǎn)生的42～43氨基酸殘基的多肽［7］。Aβ42蛋白作為細(xì)胞外神經(jīng)炎斑塊的中心成分，與阿爾茨海默?。ˋD）的神經(jīng)病理過(guò)程和認(rèn)知衰退癥狀密切相關(guān)，被認(rèn)為是治療AD的生物標(biāo)志物和藥物靶點(diǎn)［8］。神經(jīng)絲輕鏈蛋白（NFL）是神經(jīng)絲的重要組成成分［9］。NFL作為一種在有髓神經(jīng)束中高度表達(dá)的結(jié)構(gòu)蛋白，連接著大腦皮層和皮層下區(qū)域。神經(jīng)退行性變導(dǎo)致軸突損傷，NFL被釋放到腦脊液中。因此，腦脊液NFL濃度的升高與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生密切相關(guān)［10-11］。既往研究報(bào)道腦脊液Aβ42的濃度水平對(duì)老年患者術(shù)后發(fā)生PNCD具有預(yù)測(cè)價(jià)值［12］。但是關(guān)于腦脊液NFL作為老年患者術(shù)后發(fā)生PNCD的生物標(biāo)志物的研究，以及聯(lián)合腦脊液Aβ42和NFL對(duì)老年患者術(shù)后發(fā)生PNCD的預(yù)測(cè)研究尚缺乏相關(guān)報(bào)道。本研究的主要目的是研究腦脊液Aβ42和NFL濃度水平與老年患者發(fā)生PNCD的相關(guān)性，探討其是否可以作為老年患者發(fā)生PNCD的潛在預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取2017年1月～2018年12月在解放軍301醫(yī)院麻醉科接受脊椎-硬膜外聯(lián)合麻醉下行髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的90例老年患者作為研究對(duì)象。其中女性50例，男性40例，年齡66～78歲（68.6±3.7）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）美國(guó)麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)（ASA）分級(jí)Ⅰ～Ⅲ級(jí)；（2）術(shù)前簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表（MMSE）測(cè)試>24分；（3）無(wú)認(rèn)知障礙和精神系統(tǒng)疾病，能配合并完成認(rèn)知功能測(cè)試；（4）無(wú)長(zhǎng)期服用鎮(zhèn)靜、抗抑郁藥物，以及可能干擾中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物，無(wú)長(zhǎng)期酗酒；（5）無(wú)心腦肺等重要臟器嚴(yán)重疾??；（6）患者及家屬均自愿同意參加并簽署知情同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）存在椎管內(nèi)麻醉的禁忌癥；（2）術(shù)中大出血，術(shù)后出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。本研究符合《赫爾辛基宣言》并經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 麻醉管理和腦脊液采集

所有患者術(shù)前未給予麻醉前用藥，入室后常規(guī)監(jiān)測(cè)心電圖、血壓、脈搏血氧飽和度（SpO2）和呼吸頻率。行頸內(nèi)靜脈穿刺置管術(shù)，監(jiān)測(cè)中心靜脈壓（CVP）?；颊邆?cè)臥位，經(jīng)L3～4間隙行脊椎-硬膜外聯(lián)合穿刺，蛛網(wǎng)膜下腔穿刺成功后留取2 mL腦脊液，3000 r/min離心10 min，取上清置于無(wú)菌EP管，-80 ℃冷凍保存。采用羅哌卡因（阿斯利康制藥有限公司，產(chǎn)品批號(hào)NBEX）作為腰麻藥物（用藥劑量10～15 mg，配制濃度2 mg/L，作用時(shí)間2～4 h），所有患者的手術(shù)均由同一組麻醉師和外科醫(yī)生來(lái)操作。患者手術(shù)過(guò)程實(shí)施順利，麻醉效果良好。圍術(shù)期治療均統(tǒng)一依照醫(yī)療常規(guī)進(jìn)行管理。術(shù)后采用自控鎮(zhèn)痛泵（PCA泵）進(jìn)行鎮(zhèn)痛。

1.3 腦脊液Aβ42和NFL的檢測(cè)

采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）法檢測(cè)研究對(duì)象腦脊液中Aβ42 和NfL 的濃度。分別采用人Aβ42 ELISA檢測(cè)試劑盒（上海喬羽生物科技有限公司）和人NF-light ELISA檢測(cè)試劑盒（上海宇淳生物科技有限公司）。檢測(cè)按照試劑盒說(shuō)明書(shū)嚴(yán)格進(jìn)行操作。

1.4 簡(jiǎn)易認(rèn)知狀態(tài)評(píng)價(jià)量表（MMSE）［13］

MMSE是目前臨床上最常用的的認(rèn)知篩查量表。該量表主要對(duì)定向力、記憶力、注意力和計(jì)算力、回憶能力、語(yǔ)言能力5個(gè)方面，共11個(gè)問(wèn)題項(xiàng)目。總分范圍0～30分，分?jǐn)?shù)越高表示患者認(rèn)知功能越良好。認(rèn)知功能損傷評(píng)分參考：正常（27～30分）；輕度受損（21～26分）；中度受損（10～20分）；重度受損（0～9分）。所有患者于術(shù)前1 d和術(shù)后7 d，在相同時(shí)間段和相同的地點(diǎn)，由同一個(gè)的神經(jīng)學(xué)專業(yè)醫(yī)生進(jìn)行認(rèn)知狀態(tài)評(píng)估測(cè)試。

1.5 PNCD的診斷［14］

所有患者于術(shù)前1 d和術(shù)后7 d，在相同時(shí)間段和相同的地點(diǎn)，由同一個(gè)神經(jīng)學(xué)專業(yè)醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行神經(jīng)認(rèn)知功能測(cè)試。測(cè)試的內(nèi)容包括MMSE量表、數(shù)字廣度測(cè)試、符號(hào)數(shù)字替換測(cè)驗(yàn)、視覺(jué)再現(xiàn)測(cè)驗(yàn)、循跡連線測(cè)試、斯特普魯色詞測(cè)驗(yàn)。采用Z值計(jì)算法對(duì)患者發(fā)生PNCD情況進(jìn)行判定。當(dāng)Z≥1.96即可診斷為PNCD。

1.6 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的正態(tài)性，研究數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間數(shù)據(jù)差異分析采用t檢驗(yàn)和χ2檢驗(yàn)，Spearman 秩相關(guān)分析評(píng)估腦脊液Aβ42 和NFL的表達(dá)與MMSE評(píng)分之間的關(guān)系，腦脊液Aβ42和NFL水平對(duì)PNCD的預(yù)測(cè)價(jià)值采用受試者工作特征曲線（ROC）曲線分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PNCD發(fā)生情況

90例老年患者中有38例術(shù)后發(fā)生POCD，發(fā)生率為42.2%。POCD組患者和非POCD組患者一般情況以及圍手術(shù)期各項(xiàng)指標(biāo)比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05，表1）。

表1 PNCD組和非PNCD組一般資料及術(shù)中指標(biāo)的比較Tab.1 Comparison of general data and intraoperative data between PNCD group and non-PNCD group

2.2 兩組患者腦脊液Aβ42和NFL表達(dá)情況

PNCD組患者腦脊液Aβ42為1.96±0.25 ng/mL，明顯低于非PNCD組的2.54±0.29 ng/mL（t=9.82，P<0.05）。而PNCD組患者腦脊液NFL濃度值為4.59±0.63 ng/mL，明顯高于非PNCD 組腦脊液NFL（3.16±0.28 ng/mL）（t=14.45，P<0.05，圖1）。

圖1 兩組患者腦脊液Aβ42和NFL濃度值比較Fig.1 Comparison of cerebrospinal fluid Aβ42 and NFLconcentrations.

2.3 腦脊液Aβ42和NFL表達(dá)水平同MMSE分值的相關(guān)性

相關(guān)分析顯示，患者腦脊液Aβ42與MMSE分值存在正相關(guān)（r=0.659，P<0.05）；腦脊液NFL 濃度水平與MMSE分值存在負(fù)相關(guān)（r=-0.626，P<0.05，圖2）。

2.4 腦脊液Aβ42和NFL對(duì)PNCD發(fā)生的預(yù)測(cè)價(jià)值

ROC曲線分析結(jié)果，腦脊液Aβ42預(yù)測(cè)PNCD的受試者工作特性曲線（ROC）下AUC為0.744，腦脊液NFL的ROC曲線下AUC為0.768，而兩者聯(lián)合預(yù)測(cè)PNCD發(fā)生的ROC曲線下AUC為0.847，明顯高于腦脊液Aβ 42（t=3.587，P<0.05）和腦脊液NFL（t=3.352，P<0.05）單個(gè)指標(biāo)對(duì)PNCD的預(yù)測(cè)價(jià)值（圖3）。

3 討論

圖2 腦脊液Aβ42和NFL濃度水平與MMSE分值的相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter plot of the correlation of cerebrospinal fluidAβ42 and NFLlevels with MMSE score.

圖3 腦脊液Aβ42和NFL預(yù)測(cè)PNCD的ROC曲線Fig.3 ROC curve of cerebrospinal fluidAβ42 and NFLlevels for predicting PNCD.

由于總體生活水平、醫(yī)療保健、營(yíng)養(yǎng)和教育水平的提高，我國(guó)75歲以上老年人的數(shù)量在穩(wěn)步上升。據(jù)估計(jì)，全球50%的老年人至少要接受一次外科手術(shù)［15］。而隨著老齡化，個(gè)人承受傷害、手術(shù)和麻醉應(yīng)激壓力的能力也會(huì)大大降低。大約四分之一接受大手術(shù)的老年人的認(rèn)知能力會(huì)有明顯的下降，其中50%的患者會(huì)出現(xiàn)永久性的功能障礙［16］。PNCD是指手術(shù)后出現(xiàn)的影響方向、注意力、知覺(jué)、意識(shí)和判斷的障礙。手術(shù)和麻醉后PNCD的發(fā)生對(duì)患者的健康有重要影響，并與住院時(shí)間延長(zhǎng)、發(fā)病率增加和功能恢復(fù)延遲有關(guān)［17-18］。隨著越來(lái)越多的老年患者接受選擇性外科手術(shù)，檢查任何可能導(dǎo)致患者發(fā)生PNCD的因素對(duì)患者，并采取預(yù)防措施來(lái)預(yù)防PNCD是至關(guān)重要的［19］。本研究我們選擇脊椎-硬膜外聯(lián)合麻醉下行髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的90例老年患者作為研究對(duì)象。在盡可能減少圍手術(shù)期因素對(duì)于研究結(jié)果干擾的情況下。采用國(guó)際公認(rèn)得Z值計(jì)算法對(duì)是否發(fā)生PNCD進(jìn)行判定。結(jié)果顯示本次納入研究老年患者術(shù)后PNCD發(fā)生率為42.2%，這與相關(guān)研究報(bào)道是相符合的［20-21］。

PNCD的確切病因目前尚不清楚，其癥狀群與AD非常相似。研究認(rèn)為，PNCD的生物病理學(xué)基礎(chǔ)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的膽堿能功能衰竭，主要是基底前腦區(qū)域的膽堿能神經(jīng)元死亡和突觸丟失的增加［22-23］。中樞膽堿能系統(tǒng)在意識(shí)、學(xué)習(xí)和記憶的形成和調(diào)節(jié)中起重要作用。因此其淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)的降解有助于觀察到的記憶、推理、判斷和定向能力的全面下降的臨床表現(xiàn)［24］。Aβ42蛋白是目前已經(jīng)證實(shí)的神經(jīng)毒性肽。在神經(jīng)退行性疾病患者大腦中，Aβ42容易形成聚集的淀粉樣寡聚物，能夠在突觸水平上干擾神經(jīng)傳遞，導(dǎo)致神經(jīng)可塑性機(jī)制受損和神經(jīng)元變性，這被認(rèn)為是導(dǎo)致神經(jīng)炎斑塊形成和認(rèn)知能力下降的原因［25-26］。此外，Aβ42對(duì)膽堿能、5-羥色胺能、去甲腎上腺素能和多巴胺能神經(jīng)元也有直接毒性作用，誘導(dǎo)其退化，并減少其對(duì)非?；緩降目刂疲欣诓蝗苄噪牡姆e累［27］。本研究中，PNCD組患者腦脊液Aβ42濃度值明顯低于非PNCD組，且腦脊液Aβ42與MMSE分值存在正相關(guān)。提示腦脊液Aβ 42水平的降低與認(rèn)知障礙臨床進(jìn)展相關(guān)。NFL是神經(jīng)元軸突細(xì)胞骨架的重要組成部分，為神經(jīng)元提供結(jié)構(gòu)支持并調(diào)節(jié)軸突直徑。NFL在軸突損傷或神經(jīng)元變性后大量釋放到間質(zhì)液和腦脊液［28］。研究表明，在發(fā)生軸突變性的各種神經(jīng)退行性疾病中，患者腦脊液中NFL 水平會(huì)出現(xiàn)升高，且與疾病嚴(yán)重程度和腦萎縮存在關(guān)聯(lián)［29-30］。本研究結(jié)果顯示PNCD 組患者腦脊液NFL濃度值明顯高于非PNCD組，并且相關(guān)分析顯示腦脊液NFL濃度值與MMSE分值存在負(fù)相關(guān)。即患者術(shù)前腦脊液NFL濃度水平越高，術(shù)后發(fā)生PNCD的可能想也越大。

進(jìn)一步，我們采用ROC曲線下的面積這個(gè)整體性的衡量指標(biāo)來(lái)研究腦脊液Aβ42和NFL濃度水平對(duì)預(yù)測(cè)老年患者術(shù)后發(fā)生PNCD的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示，腦脊液Aβ42和NFL對(duì)于預(yù)測(cè)PNCD發(fā)生的ROC曲線下的面積具有較高的準(zhǔn)確性，而聯(lián)合二者檢測(cè)會(huì)進(jìn)一步提高其預(yù)測(cè)PNCD發(fā)生的準(zhǔn)確性。

綜上，腦脊液Aβ42和NFL濃度水平值與老年患者術(shù)后發(fā)生PNCD是密切相關(guān)的。Aβ42聯(lián)合NFL有作為預(yù)測(cè)PNCD生物標(biāo)志物的潛能。但是，由于PNCD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，尚不完全清楚。且研究樣本量相對(duì)較小，影響了它的代表性。因此，腦脊液Aβ42 和NFL 作為PNCD的預(yù)測(cè)因子的論證尚有待進(jìn)一步論證。