腦脊液膽堿能生物標志物與老年患者術后譫妄的相關性

謝春暉 郭雨微 林旭 王彬 劉晨 李肖璇 董瑞 王明山 于新娟 畢燕琳

（1 濰坊醫學院麻醉學院,山東 濰坊 261053;青島大學附屬青島市市立醫院 2 麻醉科;3 臨床研究中心）

術后譫妄（POD）常見癥狀包括意識清晰度下降、視幻覺、思維混亂、定向和記憶障礙、睡眠周期紊亂等〔1〕，臨床發生率4%～70%〔2〕，而接受關節置換手術的發生率為17%〔3〕。神經遞質功能障礙可能是POD 發生的主要致病基礎，其中膽堿能系統尤為重要〔4〕。膽堿能抗炎通路是影響和調節炎癥反應的神經回路，其刺激迷走神經可釋放乙酰膽堿（ACh），由參與學習與認知的膽堿乙酰轉移酶（ChAT）、乙酰膽堿酯酶（AChE）和丁酰膽堿酯酶（BuChE）維持動態平衡〔5〕。本課題組前期基礎研究表明POD 小鼠海馬膽堿能抗炎通路可能與POD發病機制有關〔6〕，α7nAChR 拮抗參與了脛骨骨折老齡大鼠POD 的形成〔7〕。同時最新研究表明中樞膽堿能退行性變參與POD 的發生發展〔8〕，又有臨床研究表明術前血漿膽堿酯酶活性較低的患者更常被診斷為POD〔9〕，而腦脊液生物標志物比血漿更具有臨床意義及診斷價值〔10〕。本研究擬探討腦脊液膽堿能生物標志物與老年患者POD 的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究已獲醫院倫理委員會批準（倫理審批號:2018 臨審Y 字第110 號），申請并完成中國 臨床實 驗注冊（注冊號:ChiCTR1900023729），并在患者及其家屬知情同意情況下簽署知情和自愿配合調查同意書。選擇2018 年7 月至2019 年9 月擇期在脊椎-硬膜外聯合阻滯下行膝/髖關節置換術的患者193 例，年齡65～85 歲，體重50～80 kg，美國麻醉師協會（ASA）分級Ⅰ～Ⅲ級，受教育程度能夠完成術前認知功能測試。排除標準:①中樞神經系統感染，頭部創傷，癲癇，多發性硬化或其他主要神經系統疾病；②主要心理障礙（如抑郁癥、譫妄等）；③可能影響生物標志物在腦脊液中水平的嚴重系統疾病（如惡性腫瘤等）；④遺傳病家族史；⑤長期服用精神類藥物、類固醇類藥物、激素藥物；⑥近期有重大手術史；⑦嚴重視力和聽力障礙；⑧術前凝血功能異常；⑨術前簡易精神狀態量表（MMSE）＜23 分。收集患者年齡、術前血糖、合并疾病（如高血壓、冠心病、糖尿病等）、手術史、吸煙史和輸血史等詳細病史資料。最終納入者166例，POD 26 例（15.67%），POP 組和非POP 組一般資料（除年齡外）差異不顯著（P＞0.05），見表1。

表1 兩組一般資料比較()

表1 兩組一般資料比較()

1.2 麻醉方法 術前常規禁飲食，均不使用術前用藥。入室后建立外周靜脈通道，連接心電監測儀，常規監測心電圖（ECG）、血氧飽和度（SpO2）、血壓（BP）。所有受試者均行脊椎-硬膜外聯合阻滯，體位選擇側臥位，選擇L3～4 間隙穿刺，蛛網膜下腔穿刺成功后，抽取腦脊液2 ml（離心去沉淀后-80℃冷凍保存）。注入1%羅哌卡因2.0 ml+0.9%生理鹽水1 ml 的混合液2.0～2.5 ml，給藥時間為30 s，恢復仰臥位后麻醉平面控制在T8～10，麻醉平面不足時硬膜外補充2%利多卡因3～5 ml。術中常規面罩吸氧4 L/min，若收縮壓（SBP）＜90 mmHg 或降低超過基礎值的20%時靜脈注射麻黃堿2 mg 以穩定BP 水平；若心率（HR）＜50 次/min，靜脈注射阿托品0.2 mg 以穩定HR。術后均采用患者自控靜脈鎮痛（PCIA）〔諾揚10 mg+賽格恩5 mg+0.9%生理鹽水稀釋至100 ml，后維持視覺模擬評分法（VAS）評分＜5 分〕。術畢送入恢復室，觀察30 min 患者無異常后，回病房后繼續監測生命體征，持續低流量1～2 L/min吸氧。手術時間長于240 min，出血量大于全身血容量10%的患者排除本研究。

1.3 指標檢測 分光光度法檢測腦脊液中ChAT活性步驟:（1）測定管和空白管均加試劑一52.5 μl+試劑二2.5 μl+試劑三5.0 μl+試劑四5.0 μl+試劑五5.0 μl+試劑六5.0 μl，混勻，37℃水浴預溫5 min。（2）測定管+待測樣本10 μl，空白管+煮沸的待測樣本（離心冷凍保存后）10 μl。（3）混勻，37℃水浴20 min，100℃沸水水浴2 min 終止反應。（4）測定管和空白管均加425 μl 蒸餾水，混勻，4 000 r/min×10 min 離心后取上清液進行顯色反應。（5）測定管和空白管分別加上清液450 μl+試劑七10 μl，混勻，靜置15 min，用分光光度計在波長324 nm，用1 cm 光徑，2 mm 內徑的石英比色皿，蒸餾水調零，測定各管吸光度（ChAT 活性試劑盒貨號A079-2）；分光光度法檢測腦脊液中AChE、BuChE活性步驟:（1）空白管加入0.1 ml 雙蒸水+0.5 ml底物緩沖液+0.5 ml 顯色應用液，標準管加0.1 ml標準品應用液+0.5 ml 底物緩沖液+0.5 ml 顯色應用液，測定管加0.1 ml（離心冷凍保存后）樣本+0.5 ml底物緩沖液+0.5 ml 顯色應用液，對照管加0.5 ml底物緩沖液+0.5 ml 顯色應用液。（2）混勻，37℃準確反應6 min。（3）四管均加入抑制劑0.03 ml+透明劑0.1 ml，對照組加入0.1 ml 樣本。（4）混勻，靜置15 min，用分光光度計在波長412 nm，0.5 cm光徑，雙蒸水調零，測定各管吸光度值（BuChE 活性試劑盒貨號:A025，AChE 活性試劑盒貨號A024）。

1.4 評估方法 采用美國精神疾病協會的精神疾病診斷和統計手冊（第四版）（DSM-Ⅳ）制定的標準，用CAM 法作為POD 的評估診斷工具〔11〕。以上術前、術后相關評估均由同一名醫生完成。

1.5 分析指標 分析患者性別、年齡、術前血糖、糖尿病、冠心病、高血壓、手術史和輸血史及術前腦脊液中ChAT、AChE 和BuChE 活性。

1.6 統計分析 采用SPSS19.0 軟件進行χ2、t檢驗、Logistic 回歸分析。

2 結果

2.1 兩組腦脊液生物標志物活性比較 兩組ChAT、AChE 和BuChE 活性差異均有統計學意義（P＜0.001）。見表2。

表2 兩組腦脊液生物標志物活性的比較(,U/ml)

表2 兩組腦脊液生物標志物活性的比較(,U/ml)

2.2 腦脊液標志物與POP 關系的Logistic 回歸分析 將腦脊液中ChAT、AChE 和BuChE 活性分別進行Logistic 回歸，腦脊液中ChAT 活性升高、AChE 活性降低和BuChE 活性降低與POD 相關；在校正其他POD 相關影響因素后，ChAT 活性升高、AChE 活性降低和BuChE 活性降低仍與POD 具有相關性（均P＜0.001）。見表3。

表3 腦脊液生物標志物與POP 關系的Logistic 回歸分析

3 討論

POD 作為術后嚴重并發癥之一，臨床發生率較高，常導致康復延遲、住院時長延長、醫療費用增加和病死率增高，甚至可能發展為永久性認知功能障礙〔12〕。本研究POD 發生率與既往相關研究結果基本相符〔2，3〕。POD 的發病機制目前仍不明確，而膽堿能學說是其重要發病機制之一。膽堿能抗炎通路是影響和調節炎癥反應的神經回路，其刺激迷走神經可釋放ACh，由參與學習與認知的ChAT、AChE和BuChE 維持動態平衡〔5〕。隨著年齡增長，膽堿能神經系統的退化會導致阿爾茨海默病（AD）的發生，通過對腦脊液分析確定患有AD 的老年人術后會增加發生POD 的風險〔13〕。

本研究表明年齡是POD 的影響因素。受試者年齡均在65～85 歲，則說明年齡＞65 歲是POD 的影響因素。同時也有研究證明，盡管POD 可在任何年齡段中發生，但高齡仍是POD 的高危因素，POD的發生率隨年齡增長而增加〔14〕。高齡患者常伴隨著認知功能和自身儲備功能的下降，而這也是高齡患者易發生術后譫妄及其他不良后果的原因〔15〕。既往研究結果顯示，術前血糖和糖尿病也是POD 的危險因素〔16，17〕，但本研究結果與上述研究結果不符，兩者是否為POD 的危險因素還有待大樣本試驗進一步研究證實。POD 患者在手術前血漿膽堿酯酶活性顯著降低，這表明靜息狀態下膽堿酯酶的改變是POD 的風險標志〔9〕。本研究結果與既往相關研究結果相符〔9〕。

乙酰膽堿合成酶（ChAT）活性上調，可加強中樞膽堿能系統，減輕中樞炎性反應程度并改善POD 的癥狀〔18〕；術前腦脊液中低活性AChE 與POD 相關，而大腦內膽堿能系統功能和人體覺醒、注意力、記憶力、感覺和運動功能等有關，由于老年人大腦功能進行性退化，腦內乙酰膽堿合成相對減少，老年人術后更易發生POD〔19〕；術前腦脊液中低活性BuChE 與POD 相關，同時有研究表明，POD 患者BuChE 活性明顯低于非POD 患者，提示BuChE 活性降低可作為POD 的危險因素，BuChE 活性下降可能是老年患者非心臟手術POD 的危險因素〔20〕。既往研究表明，POD 患者在手術前血漿膽堿酯酶活性顯著降低，這表明靜息狀態下膽堿酯酶的改變是POD 的風險標志〔9〕，而腦脊液生物標志物比血漿更具有臨床意義及診斷價值〔10〕。因此與探究術前血漿膽堿酯酶活性變化的研究相比，本研究創新點不僅在于選擇更具臨床意義及診斷價值的術前腦脊液進行研究，而且對腦脊液中ChAT 活性進行分析；同時將膽堿酯酶分為AChE、BuChE 進行活性分析，發現腦脊液膽堿能生物標志物高活性ChAT、低活性AChE 和BuChE 與老年患者POD相關。