呼氣末二氧化碳分壓與異丙酚靜脈麻醉下老年大鼠容量反應(yīng)的相關(guān)性

劉戰(zhàn) 楊明 劉紅梅 張穎 張?zhí)m

（1 德陽(yáng)市第二人民醫(yī)院,四川 德陽(yáng) 618000;2 綿陽(yáng)市四〇四醫(yī)院）

目前我國(guó)老齡化問(wèn)題嚴(yán)重，老年患者在全部的外科手術(shù)患者中所占的比例也逐漸提升〔1，2〕。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，目前在我國(guó)老年患者中，麻醉數(shù)量所占比例為全部麻醉數(shù)量15%～20%〔3，4〕。隨著年齡的不斷增加，心肌重構(gòu)，心臟收縮及舒張的順應(yīng)性變?nèi)酰梢蕴峁┙o心臟收縮的能量逐漸變差，從而引發(fā)心功能的降低〔5〕。隨著機(jī)體衰老，其呼吸系統(tǒng)的變化也不容忽略，這也是對(duì)老年患者手術(shù)麻醉造成影響的關(guān)鍵因素〔6，7〕。老年患者的肺纖維組織一般會(huì)出現(xiàn)增生，呼吸肌較為無(wú)力，胸腔容積出現(xiàn)變窄等，從而引發(fā)老年患者的肺順應(yīng)性變?nèi)酢?〕。外科手術(shù)麻醉過(guò)程中監(jiān)測(cè)患者呼氣末二氧化碳分壓（Pet-CO2）已經(jīng)作為一種臨床手術(shù)麻醉過(guò)程中的常用監(jiān)測(cè)手段〔9，10〕。本研究擬通過(guò)觀察PetCO2與異丙酚靜脈麻醉下老年患者容量負(fù)荷試驗(yàn)中的變化，評(píng)價(jià)其對(duì)容量反應(yīng)性的預(yù)測(cè)價(jià)值，并研究其對(duì)大鼠認(rèn)知功能的影響。

1 對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 22 月齡老齡SD 大鼠，于動(dòng)物科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)（生產(chǎn)許可證SCXK 湘2006-0001）進(jìn)行訂購(gòu)，體重均在550～620 g。飼養(yǎng)條件:溫度為（22±1）℃，相對(duì)濕度為40%～50%，自然晝夜不進(jìn)行直接光照。通過(guò)穿梭箱回避實(shí)驗(yàn)，篩選出20 只學(xué)習(xí)記憶能力正常的大鼠，隨機(jī)分為對(duì)照組及觀察組各10 例。

1.2 模型建立 將觀察組大鼠放置到麻醉箱內(nèi)5 min，再將誘導(dǎo)狀態(tài)的大鼠，放置到自制的拱形氣管插管臺(tái)上，根據(jù)經(jīng)口明視氣管插管的方案，將14G靜脈套管通過(guò)鋼絲引導(dǎo)插入到大鼠的氣管中。麻醉過(guò)程中維持大鼠PetCO2在30～40 mmHg 的范圍內(nèi)。麻醉誘導(dǎo):采取快速誘導(dǎo)麻醉，通過(guò)口明視氣管內(nèi)插管；麻醉維持:靶控輸注異丙酚，血漿靶濃度為2～5 μg/ml，進(jìn)行靶控瑞芬太尼輸注，血漿靶濃度為2～6 ng/ml，維持大鼠的血壓在術(shù)前水平±20 mmHg的范圍內(nèi)，異丙酚及瑞芬太尼分別每次增減0.5 μg/ml及0.5 ng/ml，腦電雙頻指數(shù)（BIS）維持在40～60 的范圍內(nèi)，間斷進(jìn)行肌松劑維庫(kù)溴銨的給予。觀察組對(duì)鎮(zhèn)靜評(píng)分進(jìn)行監(jiān)測(cè)并評(píng)估，若鎮(zhèn)靜評(píng)分低于Ramsay 4 分，則根據(jù)0.5 mg/kg 的劑量給病人進(jìn)行靜脈注射，并在維持基礎(chǔ)劑量的基礎(chǔ)上提升一半的量繼續(xù)進(jìn)行泵入，鎮(zhèn)靜評(píng)分維持在Ramsay 4分1 h。兩組根據(jù)被動(dòng)抬腿試驗(yàn)（PLR）進(jìn)行容量反應(yīng)性的評(píng)價(jià)。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo) 在不同時(shí)期記錄兩組大鼠的心率（HR）、中心靜脈壓（CVP）、收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、平均動(dòng)脈壓（MAP）、心排血指數(shù)（CI）及每搏輸出量（SV）。

1.3.2 大鼠認(rèn)知功能的測(cè)定 完成麻醉后1 d 開(kāi)始對(duì)各組大鼠進(jìn)行認(rèn)知功能測(cè)定。采用ZH0065 型Morris 水迷宮系統(tǒng)對(duì)認(rèn)知進(jìn)行測(cè)定，共5 d，前4 d 采取定位航行方法，第5 天采取空間探索實(shí)驗(yàn)。將兩組大鼠從一個(gè)固定入水點(diǎn)面向池壁放到水中，逃避潛伏期為記錄120 s 內(nèi)尋找平臺(tái)的時(shí)間，讓大鼠在平臺(tái)上停留30 s，如果120 s 內(nèi)沒(méi)有找到，將其引到平臺(tái)停留30 s。在第5 天時(shí)將隱匿于水中的平臺(tái)撤去，將大鼠從固定點(diǎn)放到水中，對(duì)120 s 內(nèi)大鼠游過(guò)前期放置平臺(tái)所在象限的次數(shù)及其在平臺(tái)所在象限的停留時(shí)間進(jìn)行記錄。

1.3.3 大鼠海馬內(nèi)丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）含量及海馬樹(shù)突棘密度的測(cè)定 隨機(jī)取4只大鼠進(jìn)行處死，在冰臺(tái)上進(jìn)行海馬的分離，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）對(duì)海馬內(nèi)MDA 和SOD 的含量進(jìn)行測(cè)定。將剩余的6 只大鼠處死后，采用Golgi 染色法對(duì)大鼠海馬樹(shù)突棘密度進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 各組海馬 N-甲基 D-天冬氨酸受體（NMDAR）、NRI 及NR2B mRNA 表達(dá)的測(cè)定 采用RT-PCR 法測(cè)定海馬NMDAR、NRI 和NR2B mRNA的表達(dá)。NMDAR 上游引物:5′-CACAGGAGAGGGTAAACAACAGC-3 ′，下游引 物:5 ′-GAATCGCCCAAAGGGACTGAACC-3′，擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為311 bp；NRI 上游引物:5′-AATGACCCCAGGCTCAGAAAC-3′。下游引物:5′-TGAAGCCTCAAACTCCAGCAC-3′，擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為201 bp；NR2B 上游引物:5′-TGCACAATrACTCCTCGACG-3′，下游引物:5′-TCCGAlTrCTrCTGAGCC-3′，擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為222 bp；β-actin 上游引物:5′-ATCTGGCACCACACCTTC-3′，下游引物:5′-AGCCAGGTCCAGACGCA-3′，擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為291 bp。根據(jù)Trizol 法進(jìn)行海馬總RNA 的提取，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA。擴(kuò)增條件:NMDAR 94℃預(yù)變性3 min，94℃40 s，55℃40 s，72℃50 s，35 個(gè)循環(huán)后72℃延伸5 min；NRI 95℃預(yù)變性5 min，94℃30 s，55℃30 s，72℃30 s，40 個(gè)循環(huán)后72℃延伸5 min；NR2B 95℃預(yù)變性5 min，95℃50 s，55℃1 min，72℃1 min，35 個(gè)循環(huán)后72℃延伸5 min。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS20.0 軟件進(jìn)行方差分析，LSD-t檢驗(yàn)，χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 兩組在Ramsay 4 分時(shí)血流動(dòng)力學(xué)比較 在對(duì)照組中，PLR 能夠?qū)е翪VP 明顯升高（P＜0.05），HR、SBP、DBP、MAP、CI 無(wú)明顯改變（P＞0.05），而觀察組PLR 能夠?qū)е翪VP、SBP、DBP、MAP、CI 明顯升高（P＜0.05），HR 無(wú)明顯變化（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組在Ramsay 4 分時(shí)血流動(dòng)力學(xué)比較(,n=10)

表1 兩組在Ramsay 4 分時(shí)血流動(dòng)力學(xué)比較(,n=10)

2.2 兩組SV 比較 兩組PLR 均明顯提升SV，且觀察組SV 明顯高于對(duì)照組（P＜0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組SV 比較(,n=10,ml)

表2 兩組SV 比較(,n=10,ml)

與Ramsay 基線比較:1）P＜0.05

2.3 兩組鎮(zhèn)靜前后的容量分布率 觀察組大鼠鎮(zhèn)靜后容量有反應(yīng)性亞型的比例增加幅度明顯高于對(duì)照組（P＜0.05），鎮(zhèn)靜前，兩組容量有反應(yīng)性亞型比例比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表3。

表3 兩組鎮(zhèn)靜前后的容量分布率〔n(%),n=10〕

2.4 兩組水迷宮行為學(xué)指標(biāo)變化 與對(duì)照組相比，觀察組游泳路程和逃避潛伏期明顯延長(zhǎng)，穿越平臺(tái)次數(shù)及平臺(tái)所在象限停留時(shí)間明顯縮短（P＜0.05），見(jiàn)表4。

表4 兩組水迷宮行為學(xué)指標(biāo)變化(,n=10)

表4 兩組水迷宮行為學(xué)指標(biāo)變化(,n=10)

2.5 兩組海馬內(nèi)MDA 和SOD 含量及神經(jīng)元樹(shù)突棘密度變化 與對(duì)照組比較，觀察組海馬內(nèi)MDA含量明顯升高，SOD 含量及樹(shù)突棘密度明顯下降（P＜0.05），見(jiàn)表5。

表5 兩組海馬內(nèi)MDA、SOD 含量及神經(jīng)元樹(shù)突棘密度變化(,n=10)

2.6 兩組海馬NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表達(dá)比較 與對(duì)照組比較，觀察組NMDAR mRNA 表達(dá)明顯上調(diào)（P＜0.05），NRI 和NR2B mRNA 表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表6，圖1～3。

表6 兩組海馬NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表達(dá)的比較(,n=10)

表6 兩組海馬NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表達(dá)的比較(,n=10)

圖1 RT-PCR 檢測(cè)各組大鼠海馬NMDAR mRNA 表達(dá)

圖2 RT-PCR 檢測(cè)各組大鼠海馬NRI mRNA 表達(dá)

圖3 RT-PCR 檢測(cè)各組海馬NR2B mRNA 表達(dá)

3 討論

容量反應(yīng)性是一種心臟對(duì)容量負(fù)荷后產(chǎn)生的應(yīng)激性反應(yīng)，關(guān)鍵是由靜脈回流狀況及心功能狀況決定〔11，12〕。臨床診斷一般是通過(guò)HR、血壓及體溫等指標(biāo)進(jìn)行判斷，很多研究結(jié)果表明，這些指標(biāo)都具有一定的缺陷性，不能準(zhǔn)確地對(duì)容量反應(yīng)性做出判斷〔13，14〕。老年患者的病情大部分都比較復(fù)雜，且存在一些其他疾病，因此在給老年患者的麻醉和鎮(zhèn)靜通常考慮選擇安全及易清醒的方案。鎮(zhèn)靜的作用機(jī)制是減緩靜脈回流的速率，進(jìn)而對(duì)容量反應(yīng)造成性干擾，PetCO2與異丙酚存在擴(kuò)張血管的效果〔15〕。異丙酚具有較強(qiáng)的擴(kuò)張血管效果，可以明顯地降低患者的舒張壓，且可以作用于K+通道，起到擴(kuò)張血管的效果，而且在較低的劑量下依舊可以發(fā)揮該藥效〔16〕。本研究發(fā)現(xiàn)異丙酚可以降低血壓，減少外周血管阻力，提升靜脈回流速度，另外PetCO2與異丙酚進(jìn)行靜脈麻醉，起到鎮(zhèn)靜效果的同時(shí)，也會(huì)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生一定的影響，減緩靜脈回流，但對(duì)心肌收縮力造成的影響很小或者沒(méi)有造成影響。

本研究檢測(cè)水迷宮行為學(xué)發(fā)現(xiàn)，兩組大鼠麻醉期間生理指標(biāo)均在正常范圍之內(nèi)，沒(méi)有低血糖的現(xiàn)象發(fā)生，能夠排除生理性干擾造成的影響。異丙酚目前廣泛應(yīng)用于老年患者的臨床麻醉中。研究發(fā)現(xiàn)異丙酚可以通過(guò)提升腦內(nèi)β 淀粉樣單體寡聚化的作用進(jìn)而導(dǎo)致海馬內(nèi)tau 蛋白過(guò)度磷酸化，引發(fā)其失去生理功能，進(jìn)而引起術(shù)后認(rèn)知功能障礙（POCD）的出現(xiàn)，同時(shí)，異丙酚也能夠激活內(nèi)皮細(xì)胞鈣依賴(lài)蛋白酶導(dǎo)致大量氧自由基的產(chǎn)生。突觸可塑性障礙都可以引發(fā)認(rèn)識(shí)功能障礙的產(chǎn)生，樹(shù)突表面的樹(shù)突棘是產(chǎn)生突觸的具體位點(diǎn)，在神經(jīng)元信息傳遞及加工中具有十分關(guān)鍵的作用，異丙酚能夠?qū)ν挥|后膜乙酰膽堿突觸的傳遞產(chǎn)生抑制，從而減少了突觸可塑性。本研究結(jié)果顯示觀察組大鼠麻醉后產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的認(rèn)知功能障礙，與前人研究〔17〕結(jié)果一致。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)新近記憶轉(zhuǎn)為長(zhǎng)期記憶的關(guān)鍵步驟之一是海馬神經(jīng)元突觸可塑性及NMDAR 是長(zhǎng)時(shí)程增加的構(gòu)建。NRI 是維持NMDAR 功能完整性不能缺少的亞基，其功能差異又會(huì)受到不同NR2 亞基的調(diào)控。對(duì)海馬CAI 區(qū)錐體神經(jīng)元NRl 基因進(jìn)行敲除，會(huì)引發(fā)大鼠出現(xiàn)空間學(xué)習(xí)記憶缺陷。而NR2B 基因進(jìn)行敲除，小鼠記憶能力明顯降低，移植轉(zhuǎn)染NR2B 基因的細(xì)胞能夠增強(qiáng)小鼠的記憶能力。研究表明海馬NNDAR、NRI 和NR2B mRNA 表達(dá)下調(diào)與衰老導(dǎo)致的認(rèn)知功能退化具有直接關(guān)系。異丙酚能夠?qū)Υ笫笃由窠?jīng)元NMDA 門(mén)控電流進(jìn)行抑制，從而抑制NMDAR 作用。本研究結(jié)果說(shuō)明Pet-CO2與異丙酚靜脈麻醉下的大鼠認(rèn)知功能會(huì)減退。