烏司他丁對老年脊柱手術患者術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

(首都醫科大學宣武醫院麻醉科，北京 100053)

術后認知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)被廣泛定義為手術后認知表現基線水平的顯著下降，包括執行功能、注意力、言語記憶、精神運動速度和視覺空間抽象能力[1]。導致POCD風險升高的因素包括高齡、心臟和全身血管疾病、酗酒、受教育年限低及術后并發癥等。POCD與較差的轉歸和較高的死亡率有關。研究顯示，老年人在中樞神經系統退化的基礎上經麻醉和手術等刺激，免疫應答激活大量炎癥細胞因子釋放，進入中樞神經系統導致中樞神經系統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和多種蛋白酶的活化，如基質金屬蛋白酶-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患者術后認知功能及血清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月首都醫科大學宣武醫院骨科收治的80例行腰椎減壓+內固定術的老年患者(美國麻醉醫師協會分級Ⅰ～Ⅱ級)作為研究對象。本研究為隨機雙盲對照研究，經宣武醫院倫理委員會批準(臨研審〔2016〕011號)，患者均簽署了知情同意書。共納入128例患者，由計算機產生隨機數字表，分別置于信封內，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。根據預試驗的結果，采用SAS軟件計算樣本量(取α=0.05，1-β=0.80，雙側檢驗)，預計POCD的發生率下降30%，每組需要34例，再加上根據前期研究結果預測的10%的脫落率，每組需要40例患者。在2016年1月在北京市豐臺區某社區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+內固定手術的患者，性別不限，年齡65～85歲，美國麻醉醫師協會分級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簡易智力狀態檢查量表評分≤23分；③受教育時間<3年；④近1個月內曾患急性感染；⑤有腦部疾患、腦外傷和手術的患者；⑥6個月以內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個月內服用非甾體抗炎藥物、糖皮質激素類藥物；⑨視力、聽力和語言交流有嚴重障礙；⑩術前血常規檢查白細胞計數>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；術后死亡、二次手術、合并感染和體溫>38.5 ℃；伴有心血管系統、腦血管系統和呼吸系統等嚴重術后并發癥；術后第7天進行譫妄評分出現譫妄者。

1.4方法

1.4.1麻醉方法 術前禁用咪達唑侖、長托寧、阿托品、東莨菪堿等可誘發POCD的鎮靜藥及止涎藥物。入室開放靜脈通路，采用多功能生命體征監測儀常規監測心電圖、有創動脈壓力、脈壓變異度、脈搏血氧飽和度、腦電雙頻指數、鼻咽溫。采用全憑靜脈麻醉，麻醉誘導給藥劑量分別為：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。患者氣管插管后接麻醉機控制呼吸，調節呼吸參數：設定潮氣量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%(根據血氣結果中的氧合指數來調整設定)，維持呼氣末二氧化碳分壓在35～45 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，并根據實際情況調整術中的呼吸參數。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)，羅庫溴銨根據術中需要追加，舒芬太尼間斷靜脈推注，總量最多為1 μg/kg。術后靜脈鎮痛泵配方：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，持續流量2 mL/h，負荷量給予1 mL，鎖定時間20 min，限量5 mL/h。術后根據疼痛評分來調整Smith6300電子泵的設置參數，保證充分完善的鎮痛。

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，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)，術后第1天和第2天靜脈滴注烏司他丁5 000 U/kg，1 h內靜脈滴注完，期間觀察患者有無不良反應并記錄。對照組：靜脈滴注100 mL的0.9% NaCl溶液安慰劑，手術開始前30 min內靜脈滴注完。

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)進行神經心理學評分，該量表包括視空間與執行功能、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。手術組每例患者在手術前1 d及手術后第7天進行MoCA評分。所有MoCA評分均由同一神經內科專科醫師進行。

POCD發生情況統計采用Z-score法計算。Z-score=認知變化值(手術組)/標準差(健康對照組)，Z值≥1.96認為發生POCD。認知變化值(手術組)=(術后第7天MoCA評分-術前1天MoCA評分)-學習效應。學習效應=(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，學習效應是指研究對象在反復接受神經心理測試后，對測試內容和方法有一定的了解，測試分數會隨評價次數的增加而增加，也稱為練習效應。

1.5.2血清MMP-9及IL-6水平測定 分別于手術開始前(T0)、術畢(T1)及術后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 果

本研究128例患者中有32例患者術前被排除，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、體質指數、受教育時間比較差異無統計學意義(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，學習效應為(1.92±1.19)分。對照組和烏司他丁組的手術時間分別為(225.64±14.53) min 和(230.75±15.82) min，簡易智力狀態檢查量表評分分別為(27.13±2.05)分和(26.36±2.67)分。兩組患者的手術時間和簡易智力狀態檢查量表評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 兩組老年脊柱手術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認知功能比較 術后第7天，烏司他丁組40例患者中有6例發生POCD，占15.0%；對照組40例患者中有17例發生POCD，占42.5%。兩組患者的POCD發生率差異有統計學意義(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整所有術后數據以匹配圍手術期數據。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計學意義(P<0.01)。見表2。

表2兩組老年脊柱手術患者的MMP-9、IL-6水平比較

組別例數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:基質金屬蛋白酶-9；IL-6：白細胞介素-6；T0：切皮前；T1：術畢；T2：術后24 h；T3：術后72 h；a與T0比較，P<0.05；b與對照組比較，P<0.05

3 討 論

隨著人口老齡化現象日趨嚴重，老年脊柱退行性疾病越來越常見。雖然現代醫療技術的進步使得年齡不再是手術的禁忌證，但外科手術是具有創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傷，其中POCD是老年患者外科手術后常見的中樞神經系統并發癥之一，也是目前的研究熱點。研究顯示，老年人是POCD的高危人群，且老年人體循環和中樞神經系統中的促炎介質(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密切相關[10]。在本研究中，對照組的POCD發生率為42.5%，而烏司他丁組的POCD發生率為15.0%，表明烏司他丁的干預降低了POCD的發生率。

血腦屏障是指腦毛細血管壁與神經膠質細胞形成的血漿與腦細胞之間的屏障和由脈絡叢形成的血漿和腦脊液之間的屏障，此結構可使腦組織損害減輕或免受循環血液中有害物質的損害，從而保持腦組織內環境的基本穩定，細胞和非細胞成分的相互作用提供結構和能量支持血腦屏障，其損傷可能導致血腦屏障損傷和功能障礙[11]。細胞外基質包括間質基質和基膜，在維持血腦屏障功能中起重要作用。其中，基膜由結構蛋白(Ⅳ型膠原、層壓板蛋白和纖維支氣管蛋白)、黏附分子和信號轉導蛋白組成。它有兩種類型：內皮基膜和本質基膜，分別具有不同的結構和生理功能[12]。研究發現，機體的炎癥反應可以促進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界面至關重要，緊密連接在中樞神經系統血管中相鄰的內皮細胞之間發育良好[16]。緊密連接蛋白-1和閉合蛋白是腦內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節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，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，全身應用烏司他丁可以減少腦缺血后的神經損傷和組織損傷[5]。本研究中，血清MMP-9水平在手術結束時就已呈上升趨勢，且對照組的血清MMP-9水平在術后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會調節腫瘤壞死因子-α和IL-6的基因表達[20]。本研究結果表明，手術結束時及術后第1天對照組和烏司他丁組血清IL-6水平顯著升高。雖然術后第3天兩組的血清IL-6水平均明顯下降，但術后第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。此外本研究結果顯示，烏司他丁對全身炎癥反應起一定的抑制作用。

可見，烏司他丁可減輕手術創傷所導致的全身炎癥反應，同時能夠通過下調MMP-9的表達，減輕緊密連接蛋白-1和閉合蛋白的損失，降低老年脊柱手術患者POCD的發生率。