七氟烷預處理對CPB 心臟瓣膜置換術術后腦損傷的影響及機制

趙慧 劉琳

1953 年Gibbon 等首次將體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass，CPB)應用于心臟外科手術，使得相應疾病治愈率得到極大提高。但因其對正常生理狀態(tài)的干擾，通常會誘發(fā)一系列的微循環(huán)障礙，從而導致神經(jīng)系統(tǒng)、心、腎、肺等的一系列并發(fā)癥［1-3］。腦損傷是其中之一，可嚴重影響患者術后預后［4］。七氟烷作為一種常用的吸入麻醉藥，對患者的大腦血流灌注影響較輕微，適用于心臟或顱腦手術中［5，6］。本實驗主要觀察心臟瓣膜置換術時應用七氟烷預處理對腦損傷的影響及機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016 年8 月～2018 年8 月本院經(jīng)治的擇期行CPB 心臟瓣膜置換術者60 例作為研究對象，其中男35 例，女25 例；年齡30～55 歲，平均年齡(42.5±5.8)歲。隨機分為對照組和觀察組，每組30 例。納入標準：患者術前未進行過心臟及腦部的介入治療；患者術前均無認知功能障礙及肝腎功能不全等嚴重的系統(tǒng)性疾病。本研究得到本院醫(yī)學倫理委員會的批準，患者術前均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 麻醉方法 患者進入手術室后即行有創(chuàng)動脈、心電圖、血壓、心率、血氧飽和度監(jiān)測。兩組均予以術前麻醉誘導：靜脈給予咪達唑侖(0.06 mg/kg)、羅庫溴銨(0.6 mg/kg)、芬太尼(5 μg/kg)及依托咪酯(0.2 mg/kg)，約2 min 后行氣管插管，呼吸機維持通氣。觀察組術前同時給予七氟烷預處理，插管后即刻開始吸入3.0%七氟烷(Abbott Laboratories Limited，注冊證號X19990127)20 min，洗脫10 min，洗脫結束時需保證呼氣末七氟烷含量＜0.1%。兩組均術中麻醉維持：連續(xù)給予丙泊酚6～8 mg/(kg·h)及瑞芬太尼0.1～1.0 μg/(kg·h)，羅庫溴銨0.1 mg/kg 進行麻醉維持。術中間斷監(jiān)測血氣、尿量及體溫等指標。

1.2.2 CPB 方法 術中應用史托克S5 型體外循環(huán)機(德國STOCKERT 公司)及HILITE 7000 成人型膜式氧合器(美國Medtronic 公司)，CPB 需維持以下指標：pH 值7.35～7.45、平均動脈壓(MAP)60～70 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)、活化凝血時間(ACT)≥480 s、核心溫度32～34℃、紅細胞比容(HCT)20%～25%、灌注量2.0～2.5 L/(m2·min)、復溫速度0.25～0.3℃/min、血流動力學波動＜20%基礎值，以便維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。

1.3 觀察指標及判定標準 對比兩組患者術中及術后指標，不同時間點腦損傷生化指標，術后7 d POCD發(fā)生情況。所有患者分別于T1～6時取靜脈血5 ml，3500 r/min 離心15 min，取上清液置-60 ℃低溫冰箱備用。采用人S100β 蛋白酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)檢測試劑盒(酶聯(lián)上海生物試劑科技有限公司)檢測血清S100β 蛋白濃度。采用L-3000 型全自動氨基酸分析儀(蘇州華美辰儀器設備有限公司)檢測血清谷氨酸濃度。術前1 d 及術后7 d 采用簡易精神狀態(tài)檢查量表(MMSE)［7］評估患者認知功能并記錄POCD 的發(fā)生情況，判定標準：總分＜27 分表示存在認知功能障礙；21～26 分為輕度認知功能障礙；10～20 為中度認知功能障礙；0～9 分為重度認知功能障礙。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS23.0 統(tǒng)計學軟件對數(shù)據(jù)進行處理。計量資料以均數(shù)±標準差()表示，采用t 檢驗；計數(shù)資料以率(%)表示，采用χ2檢驗。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者術中及術后指標對比 兩組患者手術類型、主動脈阻斷時間、氣管導管保留時間、CPB 時間、術中尿量及術后24 h 引流量對比差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組患者術中及術后指標對比(n，)

表1 兩組患者術中及術后指標對比(n，)

注：兩組對比，P＞0.05

2.2 兩組患者不同時間點腦損傷生化指標對比 兩組T1～2和T6時血清S100β 蛋白、谷氨酸水平對比差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)；兩組T3時血清谷氨酸水平對比差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。觀察組T3～5時血清S100β 蛋白水平均低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；觀察組T4～5時血清谷氨酸水平低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。兩組T3～5時血清S100β蛋白及谷氨酸水平均高于本組T1時，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表2。

表2 兩組患者不同時間點腦損傷生化指標對比()

表2 兩組患者不同時間點腦損傷生化指標對比()

注：與本組T1時對比，aP＜0.05；與對照組對比，bP＜0.05

2.3 兩組患者術后7 d POCD 發(fā)生情況對比 觀察組術后7 d POCD 發(fā)生率為6.67%，低于對照組的26.67%，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表3。

表3 兩組患者術后7 d POCD 發(fā)生情況對比［n(%)］

3 討論

七氟烷是一種常見的吸入麻醉藥，可通過擴張周圍血管控制圍手術期血壓［8］。七氟烷降壓的過程中對腦組織灌注及供氧影響輕微［9］。1965 年Moore 等首先在牛腦的組織提取液中發(fā)現(xiàn)了S100 蛋白，其是可分布不于同腦組織成分的一種小分子量酸性鈣結合蛋白，占腦組織總含量的0.1%～0.2%［10］。S100β 蛋白是S100 蛋白家族中含量最多的一種，由兩條β 鏈組成，可作為神經(jīng)生長的標志物并參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的發(fā)育、成熟、衰老、損傷及病變等多種生理病理過程［11，12］。CPB 的過程中S100β 蛋白可能進入外周血。

生理條件下，CNS 內(nèi)興奮性、抑制性氨基酸含量基本保持穩(wěn)態(tài)［13，14］。心臟瓣膜置換術腦血流波動較大，在此過程中神經(jīng)細胞內(nèi)興奮性氨基酸可能釋放至胞外，通過結合NMDA 受體發(fā)揮其神經(jīng)毒性作用，導致腦細胞進一步損傷［15］。谷氨酸是一種興奮性氨基酸，廣泛分布于CNS 的海馬區(qū)、大腦皮質(zhì)及外周神經(jīng)組織。CNS 損傷會引起時外周血谷氨酸的含量升高［16］。與本研究所發(fā)現(xiàn)兩組T4～5時谷氨酸濃度均高于T1時(P＜0.05)基本一致。觀察組給予3.0%七氟烷吸入預處理20 min 后，觀察組在T4～5時谷氨酸濃度低于對照組(P＜0.05)，且可降低POCD 發(fā)生率，提示了七氟烷預處理對腦組織及認知功能的保護作用。

本研究中，兩組T3～5時血清S100β 蛋白及谷氨酸水平均高于本組T1時，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。提示其均與腦細胞損傷相關。觀察組T4～5時血清谷氨酸水平低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；觀察組術后7 d POCD 發(fā)生率為6.67%，低于對照組的26.67%，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。提示七氟烷預處理的腦細胞損傷預防作用或與谷氨酸釋放抑制等相關，其作用機制尚待進一步探索。

綜上所述，CPB 下行心臟瓣膜置換術時七氟烷預處理有助于腦損傷的預防，其作用機制或與抑制谷氨酸釋放相關。