老年患者全髖關節置換術后早期認知功能障礙與炎癥關系的研究

李航 呂蕾 邵軍進

老年患者全髖關節置換術后早期認知功能障礙與炎癥關系的研究

李航 呂蕾 邵軍進

目的 探討老年患者全髖關節置換術后早期認知功能障礙（POCD）的發生機制。方法 選擇接受擇期單側全髖關節置換術的老年患者38例，應用簡易精神狀態量表（MMSE）對患者的認知功能進行評定，根據是否發生POCD分為POCD組17例和非POCD組21例，檢測并比較術前及術后1d外周血IL-6、TNF-α和外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞的水平。結果 POCD組及非POCD組術后1d的TNF-α及IL-6水平均高于術前，差異均有統計學意義（均P＜0.05）；POCD組術后TNF-α及IL-6水平均明顯高于非POCD組，差異有統計學意義（P＜0.05）；POCD組術后外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率明顯低于術前，差異有統計學意義（P＜0.05）。非POCD組術后外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率與術前比較無統計學差異（P＞0.05）。POCD組術后外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率明顯低于非POCD組，差異有統計學意義（P＜0.05）。結論 老年患者全髖關節置換術后早期POCD的發生可能與炎性反應及外周血調節性T細胞數量減少有關。

術后認知功能障礙 炎性反應 調節性T細胞

術后認知功能障礙（postoperative cognitive dysfunction，POCD）是患者手術后發生的一種與認知功能改變有關的并發癥，主要表現為持續一定時間的記憶力衰退、注意力下降、語言理解力下降、社會適應力減退等[1]。POCD的發生對患者的康復造成不良影響，延長住院時間，增加醫療費用。多項研究表明，老年患者POCD的發生可能與麻醉、手術、圍術期狀態等多種危險因素有關[2]，但POCD的發病機制尚未明確。近年來，炎癥反應在POCD發生中的作用成為研究熱點。本研究排除手術及麻醉方式的影響，探討老年患者POCD的發生是否與炎癥反應及外周血調節性T細胞（Treg細胞）相關。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月至2014年6月在我院行單側全髖關節置換術且年齡≥60歲的患者38例，男20例，女18例，年齡62～73歲，平均（68.4±9.7）歲；體重65～78kg，平均（71.6±8.2）kg；ASAI～Ⅱ級。排除標準：（1）簡易精神狀態量表（MMSE）[1]評分＜23分；（2）受教育年限＜7年；（3）高血壓患者；（4）嚴重的心、肺、肝、腎及糖尿病患者；（5）術前有明確的神經系統或精神疾病史或服用相應藥物史；（6）有酗酒史或藥物依賴史；（7）有嚴重的視力、聽力障礙或因其他原因與訪視者無法交流；（8）手術效果不理想即刻行二次手術；（9）手術時間≥3h；（10）術中出血量≥800ml。本研究經過醫院倫理委員會批準，并取得患者知情同意。

1.2 麻醉方法 入手術室后開放靜脈通道，常規監測患者心率、血壓及血氧飽和度等；麻醉誘導：丙泊酚1～ 2mg/kg、舒芬太尼0.5μg/kg、維庫溴銨0.1mg/kg，行氣管插管后連接麻醉機行機械控制呼吸。麻醉維持：應用體積分數為0.012～0.015的異氟烷或體積分數為0.020～0.035的七氟烷，瑞芬太尼以0.25μg/（kg·min）恒速泵注致術畢。間斷靜脈注射維庫溴銨。術中心率、血壓維持在基礎值的±15%，脈搏血氧飽和度維持在95%以上。

1.3 認知功能評定 分別于術前及術后1d用MMSE評分[1]對患者進行認知功能評定。通過詢問患者一系列問題，包括時間、地點、定向力、注意力、命名、計算力及語言記憶復述、圖形描畫功能等11項，定量評價患者的認知功能。MMSE總分30分，術后與術前基礎值比較，MMSE評分差值≤2分判斷為POCD。

1.4 觀察指標 分別于術前及術后1d時經外周靜脈抽取血樣2ml，分離血清后置于-80℃冰箱保存待檢。采用酶聯免疫吸附法測量IL-6和TNF-α的水平。

1.5 流式細胞檢測 （1）試劑和儀器：FITC標記的鼠抗人CD4抗體（克隆號RPA-T4）、CY標記的鼠抗人CD25抗體（克隆號M-A251）及PE標記的鼠抗人CD127抗體（克隆號Hil-7R-M21）均來自美國BD公司。FOXP3試劑盒（亞型為Rat IgG2a，克隆號PCH101）購自美國eBioscience公司。溶血劑為北京晶美公司。流式細胞儀型號為FACsalibur，購自美國BD公司。（2）檢測方法：于術前及術后1d時分別采集肘靜脈血2ml，肝素抗凝，加入CD25-CY、CD4-FITC各10μl及CD127-PE 2μl，混勻后室溫下避光反應15min后加入2ml溶血劑，37℃水溶約10min，待完全溶血后，立即上流式細胞儀檢測。每次檢測前常規用熒光微球（Flow Check）和同型陰性對照試劑對儀器進行質量監測和調控，并用標準方法對各熒光素之間的干擾進行補償，排除相互干擾。檢測時先根據前向角（FSC）和側向角（SSC）散射光信號，對淋巴細胞群進行設門，每次獲取設門內10 000個細胞以上并保存數據，然后計算CD25+CD127low/-T細胞占CD4+T細胞的百分比。

1.6 統計學處理 采用SPSS13.0統計軟件。計量資料以表示，組間比較采用t檢驗；計數資料組間比較采用χ2檢驗。

2 結果

2.1 POCD與非POCD組患者一般資料的比較 38例患者中發生POCD17例，未發生POCD21例。POCD組與非POCD組患者性別、年齡、體重、受教育年限、麻醉維持方式、手術時間、蘇醒時間及術中出血量比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），詳見表1。

表1 POCD與非POCD組患者一般資料的比較

2.2 兩組患者術前及術后1d外周血TNF-α和IL-6水平比較 兩組患者術后1d的TNF-α、IL-6水平均高于術前，差異均有統計學意義（均P＜0.05）；POCD組術后1d的TNF-α、IL-6水平明顯高于非POCD組，差異有統計學意義（P＜0.05），詳見圖1。

2.3 兩組患者手術前后外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率的比較 POCD組術后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率為（2.31±0.82）%，明顯低于術前的（4.93±1.11）%，差異有統計學意義（P＜0.05）。非POCD組術后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率為（4.89±1.14）%，與術前[（5.05±1.31）%]比較差異無統計學意義（P＞0.05）。POCD組術后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率明顯低于非POCD組，差異有統計學意義（P＜0.05），見圖2。

圖1 兩組患者術前及術后1d的TNF-α和IL-6比較（A：TNF-α；B：IL-6；與非POCD組比較，*P＜0.05；與術前比較，△P＜0.05）

圖2 兩組患者術后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞流式細胞檢測圖

3 討論

POCD是一種術后的神經系統并發癥，不僅對患者生活質量產生巨大影響，而且造成醫學及社會問題。目前，POCD的病因和發病機制并不清楚，給臨床防治帶來一定困難。因此，進一步深入研究POCD的發病機制具有重要意義。

手術可以激活機體免疫系統，產生強烈的外周炎性反應。外周炎性因子可通過直接或間接途徑引起中樞神經系統（CNS）炎性反應。CNS發生炎性反應時，可干擾神經活動，影響突觸連接的功能，高濃度炎性因子尚能夠產生神經毒性并引起神經退行性變，從而造成認知功能受損[3]。TNF-α是一種多效性炎癥因子，對機體中幾乎所有器官都能產生效應。急慢性機體炎癥反應使促炎癥因子TNF-α的表達，并可通過炎癥免疫應答對大腦產生影響。有研究發現，TNF-α具有調節炎癥反應與大腦功能，過多的TNF-α表達可致認知功能發生衰退[4]。通過抗TNF-α治療，認知功能有明顯的改善[5]。由此可知，TNF-α的高表達對認知功能障礙的形成起著重要作用。IL-6是多功能炎性細胞因子，是炎性介質網絡的關鍵成分，在炎癥反應中起重要作用。IL-6隨著發育而在神經系統中表達，在病理狀態下它可以強烈表達，膠質細胞及神經元均可產生IL-6。有研究發現，POCD患者的IL-6水平顯著增高[6]，可見IL-6水平的升高可能與POCD的發生有一定關系。本研究發現，POCD組患者術后1d的外周血TNF-α、IL-6水平明顯高于非POCD組（P＜0.05），說明炎癥反應可能與POCD的發病相關。

本研究發現，POCD組在術后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率明顯低于術前，而非POCD組在術后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率與術前比較無差異；POCD組在術后 1d外周血 CD4+CD25+CD127low/-T細胞比率明顯低于非POCD組，表明POCD組患者外周血CD4+CD25+CD127low/-T細胞數量的減少可能與其出現顯著的炎癥反應及發生POCD有關。調節性T細胞（Treg細胞）是一群具有重要作用的細胞群，它不僅在維持自身抗原耐受中起主要作用，而且還參與對外來抗原的免疫應答，對于維持外周免疫耐受有重要意義[7]。Lin等[8]提出CD4+CD25+CD127low/-T細胞可更好的代表Treg細胞。已有研究指出Treg細胞可有效控制多種炎癥[9]。炎癥狀態下Treg細胞可存在功能或數量異常[10]。動物試驗已證實過繼轉移Treg細胞可緩解炎癥[11]，而Treg細胞的減少可加重炎癥反應[10]。

綜上所述，POCD作為一種術后并發癥，可能是一種炎癥性疾病。炎癥因子的過高表達可以使大腦組織受到損害性影響，從而使認知功能發生障礙。這種炎癥因子的過高表達可能與外周血Treg細胞數量減少有關，因此，仍需更多的研究去闡述Treg細胞在POCD發生中的作用，為臨床預防和治療POCD提供理論依據。

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Association between inflammation and postoperative cognitive dysfunction in elderly patients undergoing total hip-replacement surgery

LI Hang，LYU Lei，SHAO Junjin．
Department of Anesthesiology，Dongyang Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University，Dongyang 322100,China

【 Abstract】 Objective To investigate the association between inflammation and postoperative cognitive dysfunction (POCD)in elderly patients undergoing total hip-replacement surgery. Methods Thirty eight elderly patients undergoing selective hip-replacement surgery were enrolled in the study.Neuropsychological test was performed with Mini-mental State Examination(MMSE)before and d1 after surgery,the patients were classified as POCD group(n=17)and non-POCD group (n=21)according to MMSE results．Tumor necrosis factor-a(TNF-α),interIeukin-6(IL-6)and the blood regulatory T cells (CD4+CD25+CD127low/-)were measured before operation and d1 after operation. Results Compared to preoperative levels, serum TNF-α and IL-6 levels were significantly increased after surgery in both groups(P＜0.05);the postoperative TNF-α and IL-6 levels in POCD group were significantly higher than those in non-POCD group(P＜0.05).The postoperative blood contents of CD4+CD25+CD127low/-T cells in POCD group were significantly lower than preoperative levels(2.31±0.82%vs 4.93±1.11%,P＜0.05),while there was no significant difference before and after operation in non-POCD group (4.89± 1.14%vs 5.05±1.31%,P＞0.05).The blood contents of CD4+CD25+CD127low/-T cells in POCD group were significantly lower than those in non-POCD group(2.31±0.82%vs 4.89±1.14%,P＜0.05). Conclusion Early postoperative inflammation response and the reduction in regulatory T cells may be associated with the development of POCD in elderly patients undergoing total hip-replacement.

Postoperative cognitive dysfunction Inflammation response Regulatory T cells

2014-09-15）

（本文編輯：嚴瑋雯）

322100 溫州醫科大學附屬東陽醫院麻醉科通信作者：邵軍進，E-mail:11067833@qq.com