右美托咪定對神經外科全身麻醉老年患者術后氧化應激和認知功能的影響

譚忠 賀延斌 李篤竽

(海南省婦女兒童醫學中心，海南 海口 570206)

術后認知功能障礙(POCD)屬于腦損傷外在的表現，指患者手術后發生思維和記憶障礙，嚴重影響預后轉歸和生活質量，尤以患者的POCD癥狀為重〔1〕。研究表明，POCD的發生與機體氧化應激的水平過高關系密切〔2〕。右美托咪定是腎上腺素受體激動劑，其有劑量依賴性鎮痛和鎮靜作用，其有遏制氧化應激的功效〔3，4〕。研究表明，右美托咪定可減輕患者圍術期炎性反應〔5，6〕。自噬是細胞進化過程中高度保守的、用于降解和回收利用細胞內受損傷或衰老的細胞器及一些生物大分子的過程，以維持細胞自身的穩定，與機體多種生理和病理生理過程關系密切。前期研究表明，自噬水平升高可能參與腦損傷過程。本文研究全身麻醉輸注右美托咪定對患者神經外科手術后的氧化應激和認知功能及自噬水平的影響，探討其減輕腦損傷的可能機制。

1 資料與方法

1.1一般資料 篩選2017年1月至2018年12月而且在全身麻醉下擇期行神經外科手術的老年受試者60例。入組標準：① 60～70歲患者；②在全身麻醉下擇期行神經外科手術，術中切除腦組織病灶者(試驗所需腦組織樣本從手術過程中病情需要切除的腦組織的標本塊中獲得)。排除標準：①術前認知功能異常者；②酗酒史者；③藥物濫用史者；④嚴重肝腎疾病者；⑤全身麻醉禁忌證者；⑥視聽缺陷者；⑦精神病患者。倫理學考量：①簽署知情同意書；②保護受試者的隱私權；③遵循《渥太華工作組關于臨床試驗注冊的聲明》。

1.2分組 2×2析因設計：即所在用藥因素(2水平：右美托咪定、生理鹽水)和手術時程因素(2水平：1～2 h、>2且≤4 h)的所有組合(共4組各15例)。

1.3方法 受試者禁食8 h，禁飲4 h，術前 30 min肌注阿托品 0.5 mg。入手術室后，行常規監測，面罩吸氧(氧流量2 L/min)，開放外周靜脈，靜脈注射順式阿曲庫銨0.2 mg/kg及芬太尼2 μg/kg，異丙酚1.5 mg/kg，3 min后行氣管插管，行機械通氣，吸入七氟烷0.6最高容許濃度(MAC)維持全身麻醉。術中持續泵注右美托咪定注射液(批號：13082012，江蘇 恒瑞制藥有限公司)，其以2 g/(kg·h)劑量注射10 min后以0.4 g/(kg·h)的速度維持至術畢。

1.4檢測外周血中超氧化物歧化酶(SOD) 術后第3天，采集外周靜脈血5 ml，3 000 r/min 離心10 min置-80℃保存。使用人SOD酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定試劑盒(北京方程佰金科技有限公司)利用ELISA檢測SOD含量。

1.5檢測活性氧(ROS)的含量 術后第3天，采集外周靜脈血5 ml，血液樣本經3 000 r/min 離心10 min后取血清，放保存-80℃冰箱保存。ROS濃度嚴格按照Fenton ROS ELISA試劑盒操作規程檢測，使用蒸餾水調定零點，測定吸光度值，計算ROS 的濃度。

1.6檢測腦組織中神經元特異性烯醇化酶(NSE)的含量 取腦組織樣本0.5 cm3，經3 000 r/min 離心10 min后取上清液，-80℃冰箱保存。NSE的含量嚴格按照Fenton NSE ELISA 試劑盒操作規程檢測，使用蒸餾水調定零點，測定吸光度值，計算NSE的濃度。

1.7檢測腦組織中自噬標記性分子(LC3Ⅱ)的含量 取腦組織樣本0.5 cm3，經3 000 r/min 離心10 min后取上清液，-80℃冰箱保存。LC3Ⅱ的含量嚴格按照Fenton LC3Ⅱ ELISA 試劑盒操作規程檢測，使用蒸餾水調定零點，測定吸光度值，計算LC3Ⅱ的濃度。

1.8使用Rey聽覺性語詞學習測驗(AVLT)〔7〕進行神經心理學評估 術后第3天，使用Rey聽覺性語詞學習測驗進行早期神經心理學評估，其是國際POCD研究協作組推薦的檢測POCD的4 類測驗。

1.9使用貝克抑郁量表(BDI)〔8〕行神經心理學評估 術后第3天，使用BDI進行早期神經心理學評估，正常分值為10分，11～15分為輕度抑郁，>15且≤25分為抑郁，>25分為嚴重抑郁。

1.10統計學方法 采用SPSS20.0軟件進行方差分析。

2 結 果

2.1受試者外周血SOD含量 使用右美托咪定者較生理鹽水者外周血SOD含量高(P=0.019)；手術時程因素對受試者的外周血SOD含量無明顯影響(P=0.141)；兩因素間無交互作用(F= 4.625，P=0.269)。見表1。

表1 受試者外周血SOD、ROS含量比較

2.2ROS的含量 使用右美托咪定者較外周血ROS含量明顯低于生理鹽水者(P=0.023)；手術時程因素對受試者的外周血ROS含量無明顯影響(P=0.139)；兩因素間無交互作用(F=5.936，P=0.095)。見表1。

2.3受試者腦組織NSE比較 使用右美托咪定者腦組織NSE含量明顯低于生理鹽水者(P=0.014)；手術時程因素對受試者的腦組織NSE含量無明業影響(P=0.061)；兩因素間無交互作用(F=9.074，P=0.072)。見表2。

表2 患者腦組織NSE、IC3Ⅱ含量比較

2.4受試者腦組織LC3Ⅱ含量的比較 使用右美托咪定者較腦組織LC3Ⅱ含量明顯低于生理鹽水者(P=0.009)；手術時程因素對受試者的腦組織LC3Ⅱ含量無明顯影響(P=0.208)；兩因素間無交互作用(F=22.871，P=0.126)。見表2。

2.5Rey聽覺性語詞學習測驗 使用右美托咪定者較生理鹽水者Rey聽覺性語詞學習測驗分值明顯低(P=0.019)；手術時程因素對受試者的Rey聽覺性語詞學習測驗分值無明顯影響(P=0.091)；兩因素間無交互作用(F=2.625，P=0.119)。見表3。

表3 受試者Rey聽覺性語詞學習及BDI測驗(分，

2.6BDI量表測驗 使用右美托咪定者較BDI量表測驗分值明顯低于生理鹽水者(P=0.023)；手術時程因素對受試者的BDI量表測驗分值無明顯影響(P=0.118)；兩因素間無交互作用(F=5.906，P=0.065)。

3 討 論

手術創傷可以誘發自由基明顯增多。手術屬于強應激，其能造成線粒體受損；手術過程中，容易形成細胞因子瀑布，誘發呼吸爆發；機體外周血中兒茶酚胺濃度上調，其可啟動自身氧化。手術作為強應激刺激，其誘發的氧化應激可能夠造成神經元Glu濃度顯著升高，進而導致神經元興奮性毒性，最終使得腦功能發生不同程度障礙，患者即表現為認知功能損傷〔9，10〕。究其原因，神經元耗費與其重量完全不成比例的大量氧氣〔11〕，而且神經元中含有大量不飽和脂肪酸，所以神經元對自由基的攻擊非常敏感〔12〕。ROS除了能夠直接引起神經元氧化損傷外，其還可以通過造成蛋白質巰基的氧化，進而抑制神經元正常攝取興奮性氨基酸(EAA)〔13〕，導致神經元興奮性毒性，其抑制細胞質膜上Na+-K+-ATP酶活性，使神經元發生過度興奮。此外，ROS還導致神經元線粒體膜電位下降，使得神經元內的DNA發生氧化，最終造成細胞凋亡〔14〕甚或死亡。

右美托咪定是 α2腎上腺素能受體激動劑，可作用于交感神經調控兒茶酚胺等的釋放，從而抑制手術的應激反應。右美托咪定可抑制氧自由基的生成，從而遏制機體的氧化應激反應〔15～17〕。本研究顯示，患者神經外科手術中使用右美托咪定者的氧化應激水平較低和認知功能較佳，SOD主要清除超氧陰離子來完成，而手術應激會引起機體抗氧化酶活性的下降。本研究結果表明，右美托咪定能夠清除自由基，保護細胞膜和細胞器膜，維持細胞能量代謝平衡和細胞間信號轉導正常，減少神經元興奮性毒性損傷造成的腦功能障礙。此外，右美托咪定能夠降低神經元的氧代謝率、拮抗氧化反應〔18〕，而且其可以抑制神經元凋亡過程的啟動，從而減輕神經元缺血-再灌注損傷。

LC3是哺乳動物細胞中酵母ATG8基因的同源物，位于前自噬泡和自噬泡膜表面，參與自噬體形成〔17〕。LC分為LC3 Ⅰ和LC3 Ⅱ，自噬未發生時細胞內LC3經加工形成胞質可溶性LC3 Ⅰ常規表達。自噬發生時LC3 Ⅰ經泛素樣加工修飾過程與自噬膜表面的脂酰乙醇胺結合形成LC3 Ⅱ，LC3 Ⅱ位于自噬體膜上，其含量與自噬泡數量呈正比，因此LC3Ⅱ的表達與自噬水平密切相關〔18〕。本研究發現，手術創傷后受試者腦組織LC3 Ⅱ表達增強，即手術后患者的自噬水平增強。缺血、缺氧可誘發受試動物神經元自噬水平升高，如缺少自噬形成的必要基因At97則神經元死亡可被阻止。本研究結果表明，使用右美托咪定對受試者的腦組織LC3 Ⅱ表達具有顯著影響，即使用右美托咪定者較生理鹽水者腦組織LC3 Ⅱ表達低。這說明右美托咪定可抑制創傷引起的神經元LC3 Ⅱ表達上調，提示右美托咪定減輕圍術期腦損傷的機制與抑制神經元自噬有關。

綜上，全身麻醉輸注右美托咪定降低患者神經外科手術后的氧化應激并改善其認知功能，而且右美托咪定減輕圍術期腦損傷的機制可能與抑制神經元自噬有關。