烏司他丁對心臟聯合瓣膜置換術患者S100β蛋白及早期認知功能障礙的影響

余毅等

[摘要] 目的 觀察烏司他丁對心臟聯合瓣膜置換術患者血漿S100β蛋白及術后早期認知功能的影響，探討其對腦損傷的影響。 方法 擇期于我院行心臟聯合瓣膜置換術患者40例隨機分為兩組各20例。實驗組于麻醉誘導后靜脈泵入烏司他丁1.2萬U/kg，體外循環（CPB）預充液中加入0.6萬U/kg，主動脈開放前5 min CPB加入0.6萬U/kg；對照組給予等容量生理鹽水。在麻醉誘導給藥前（T1）、CPB開始后30 min（T2）、CPB結束后30 min（T3）、CPB結束后3 h（T4）、CPB結束后6 h（T5）及術后24 h（T6）測定血漿S100β蛋白濃度。采用簡易智能狀態量表（MMSE），于術前1 d及術后第2、7天對患者進行評分。 結果 實驗組中T2～T6血漿S100β蛋白濃度明顯低于對照組（P<0.05），實驗組早期POCD發生率明顯低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。 結論 烏司他丁的應用可以降低心臟聯合瓣膜置換術后早期POCD發生率，具有腦保護作用。

[關鍵詞] 心臟手術；S100β蛋白；烏司他丁；認知功能障礙

[中圖分類號] R614.2 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2015）14-0074-04

[Abstract] Objective To observe the effects of ulinastatin on S100β protein and early post-operative cognitive function of the patients undergoing cardiac combined valve replacement surgery. To explore the effect of ulinastatin on brain injury. Methods A total of 40 patients who were undergoing cardiac combined valve replacement surgery electively in our hospital，were randomly divided into two groups， each of 20 cases. The patients of experimental group received ulinastatin 12000 U/kg after anesthesia induction by intravenously pumping， 6000 U/kg ulinastatin was added to the priming solution， and 6000 U/kg ulinastatin was given before 5 min of the aortic decamping.The patients of control group were given equal volume of physiological saline. Serum concentration of S100β protein were measured before administration of anesthesia induction（T1）， 30 min after CPB（T2）， 30min after the end of CPB（T3）， 3 h after the end of operation （T4）， 6 h after the end of operation （T5）， and 24 h after the end of operation （T6）. Patients were investigated by using mini mental state examination （MMSE） in 1 day before operation， 2 days after operation and 7 days after operation. Results Compared with control group， the concentration of S100β protein was lower in T2-T6 point of experimental group （P<0.05）. The incidence of POCD experimental group was significantly lower than that of control group， with statistical difference （P<0.05）. Conclusion The applications of the ulinastatin can reduce the incidence of early POCD. Ulinastatin can protect the brain.

[Key words] Cardiac surgery； S100β protein； Ulinastatin； Cognitive dysfunction

隨著醫療水平的不斷提高，體外循環（cardioplumonary bypass，CPB）術后心源性風險及其并發癥發生的可能性大大降低，但腦損傷仍是威脅患者安全的主要因素之一，其中術后神經認知功能障礙（post-operative cognitive dysfunction，POCD）最為常見，發生率高達30%～65%[1]，術后7 d內發生的為早期POCD。烏司他丁（ulinastatin，尿胰蛋白酶抑制劑urlinary typsin inhibitor，UTI）是一種廣譜的尿胰蛋白酶抑制劑，能抑制炎性介質釋放。S100β蛋白主要分布于施旺細胞和神經膠質細胞內，有高度的腦部特異性。本研究主要通過烏司他丁的使用，觀察其對S100β蛋白的影響，探討其腦保護的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年1～12月在我院行二尖瓣+主動脈瓣聯合瓣膜置換術的患者40例，按照NYHA分級標準術前心功能為Ⅱ～Ⅲ級，男24例，女16例，年齡40～65歲，體重43～65 kg。所選病例隨機分為實驗組和對照組，每組20例。排除標準：術前合并精神病和神經系統病史；嚴重肝腎功能不全；糖尿病；使用糖皮質激素和烏司他丁；頸動脈嚴重狹窄。所有入選患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 麻醉、手術及體外循環方法 做好術前宣教，減輕術后清醒緊張感。均采用靜吸復合全麻，采用外周靜脈推注咪達唑侖0.05 mg/kg、芬太尼10 μg/kg、依托咪酯0.3 mg/kg、順阿曲庫銨0.5 mg/kg進行麻醉誘導，后行氣管插管接麻醉機實施機械通氣，采用相同的麻醉維持方法。均采用Jostra體外循環機以及Medtronic膜式氧合器，常規進行體外循環。均采用正中切口開胸，常規建立CPB，采用經左右冠狀動脈開口直接灌注冷血停搏液，經右房-房間隔切口，切除二尖瓣，帶墊片間斷褥式縫合法置入機械瓣，經主動脈切口，切除主動脈瓣，帶墊片間斷褥式縫合法置入機械瓣。關閉房間隔及主動脈切口后，開放升主動脈并排氣，關閉右房切口，開放上下腔靜脈，心臟復跳滿意，血流動力學穩定后停止CPB，徹底止血，逐層關胸。

1.2.2 UTI給藥方法 實驗組于麻醉誘導后靜脈泵入烏司他丁（廣東天普生物化學制藥有限公司，03141 0064）1.2萬U/kg，15 min內泵完，CPB預充液加入烏司他丁0.6萬U/kg，主動脈開放前5 min，體外循環機中加入烏司他丁0.6萬U/kg；對照組給予等容量生理鹽水。

1.2.3 采集標本和監測指標 分別選取6個時間點（T1～T6）抽取兩組的頸靜脈球血液標本，并進行分離后保存于-70℃冰箱待測，其中T1指麻醉誘導給藥前，T2指CPB開始后30 min，T3指CPB結束30 min，T4指CPB結束后3 h，T5指CPB結束后6 h，T6指術后24 h。同時進行血氣分析，記錄紅細胞壓積（Hct）。采用酶聯免疫吸附法（ELISA法）測定血清S100β蛋白的濃度。對所測血液樣本數值按以下公式進行矯正：矯正值=實際測定值×（術前紅細胞壓積/采樣時紅細胞壓積），從而排除血液稀釋對測定值造成的影響。采用簡易智能狀態量表（MMSE）分別于術前1 d及術后第2、第7天對兩組患者進行評分，并判斷是否發生早期POCD。

1.3 統計學方法

采用SPSS16.0軟件對數據進行統計分析。采用兩樣本t檢驗分析兩組基本情況及手術情況，采用兩樣本t檢驗比較實驗組和對照組各個時間點S100β蛋白濃度的差異，通過重復測量的方法分析兩組患者S100β蛋白值隨時間的變化是否存在差異，采用χ2檢驗比較兩組POCD發生率的差異，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較

兩組患者在年齡、體重、升主動脈阻斷時間、CPB時間、左室射血分數及氣管插管時間等方面差異均無統計學意義（P>0.05）。見表1。

2.2 兩組S100β蛋白值比較

兩組S100β蛋白值均是在T3最高，除T1外，對照組從T2～T6 S100β蛋白值均高于實驗組（P<0.05）。見表2。

2.3 兩組患者S100β蛋白值隨時間的變化比較

通過重復測量的方法分析兩組患者S100β蛋白值隨時間的變化是否存在差異。S100β蛋白值球形檢驗結果為P<0.001，不滿足協方差矩陣球對稱的條件，需對結果進行校正，采用Greenhouse-Geisser方法校正后的分析結果見表3；時間因素F值是335.344，P<0.001，差異有統計學意義，表明在不同時間點S100β蛋白的值不同；處理因素（UTI的使用）F值是15.775，P<0.001，差異有統計學意義，表明至少在一個時間點上實驗組和對照組的S100β蛋白值不同。

2.4 兩組POCD發生情況比較

兩組POCD發生率比較差異有統計學意義（P<0.05），實驗組POCD的發生率低于對照組。見表4。

3 討論

針對心臟CPB術后腦損傷的機制，多數學者認為與以下幾方面相關：腦血管栓塞、異常灌注、溫度的改變、炎癥因素，根據Basel Ramlawi等關于POCD的報告顯示心臟手術特別是CPB造成的炎性因子釋放是造成POCD的關鍵因素[2]。CPB可以通過多個途徑直接激活炎癥反應，其導致的炎性反應分為早期和晚期兩個階段[3]，CPB不斷地引起促炎因子以及抗炎因子的產生，促炎因子的代表有TNF-α、IL-6等，抗炎因子的代表是IL-10等。研究發現升高的IL-6水平與術后認知功能損害密切相關[4]。S100蛋白含有兩個不同的亞單位，即α和β亞單位，它們以不同方式組合為不同的二聚體，含有β亞單位的二聚體稱作S100β蛋白，正常成人S100β蛋白血清濃度小于0.2 μg/L，超過0.5 μg/L則是病理性的。S100β蛋白性質穩定，其檢測不受肝素、魚精蛋白和異丙酚等藥物影響[5]，也不受溶血和溫度的影響，可確保檢測結果的可靠性和準確性。CPB后炎癥反應引起級聯反應，導致腦功能的遲發性障礙或者腦細胞的死亡，并激活凋亡基因造成腦細胞凋亡，導致S100β蛋白不間斷釋放[5]。多項報道指出CPB后中樞神經系統的損傷水平可以通過血清中的S100β蛋白濃度的改變來體現，它可以為心臟外科醫生提供關于中樞神經系統損傷的依據，并且具有良好的敏感性和可靠性[6]。POCD可通過手術前后認知功能評測診斷[7]，本研究采用的是MMSE量表，有研究顯示MMSE對POCD的診斷具有較高的準確性和特異性，分別是85.6%和85.1%，所以MMSE已經成為可靠的并且廣泛使用的判斷工具。

UTI是一種廣譜的尿胰蛋白酶抑制劑，有兩個活性功能區，兩個功能區不完全重疊且有多種酶的結合位點。有報告顯示[8]，UTI可以對多種酶的功能起到抑制作用，并能夠穩定溶酶體膜，抑制黏附分子的表達及炎性介質釋放，在一定程度上減輕了CPB對人體所帶來的不良影響。本研究UTI采用的使用劑量總量為2.4×104 U/Kg，使用方法主要參考于金貴等[9]的研究。本研究觀察到兩組S100β蛋白在T2-T5時點明顯升高，于T3（CPB結束術后30 min）達高峰，后逐漸回落，在T2～T6各時點實驗組S100β蛋白含量較對照組明顯減低，同時觀察到POCD發生率實驗組明顯低于對照組，提示UTI的使用降低S100β蛋白含量并降低POCD的發生率。

綜上所述，UTI的使用能夠降低早期POCD的發生率，具有腦保護作用，可能與它抑制炎癥介質的釋放有關。CPB后炎癥反應引起的中樞神經細胞形態、功能、代謝改變在POCD的發生中起到重要作用。促炎因子可以通過不同途徑進入腦組織：（1）通過可飽和轉運機制，穿過血腦屏障進入腦；（2）通過相對薄弱的脈絡叢部位以及室周區的血腦屏障擴散如腦組織[10]；（3）通過迷走神經激活腦組織的炎癥反應。有研究表明[11]，在外周靜脈給予細菌脂多糖后，可發現腦干及中樞神經系統海馬中IL-1及IL-6的表達增加，切斷迷走神經后，這種作用消失。（4）激活腦組織的免疫細胞，產生新的促炎因子。關于外周炎性因子進入腦組織所依賴的途徑機制更為深入的認識則需要進一步的研究。在臨床實踐中，我們發現年齡大于60歲的老年患者發生POCD的機率高于年輕的患者。有動物實驗同樣發現，在老年組實驗對象的手術后促炎因子的水平及升高維持狀態明顯高于年輕組[12]。亦有實驗研究發現老年大鼠腦組織中，小膠質細胞對炎癥調節反應性較差，導致CNS炎癥反應放大[13]。

本研究提示UTI具有一定的腦保護作用，相關研究也支持這一觀點[14]。大部分研究證明圍手術期的抗炎治療對患者手術后的認知功能具有保護作用[15]，本研究在另一方面也驗證了炎癥反應在體外循環術后POCD發生機制中的重要作用，可以為臨床提供一定的參考。但POCD的發生極有可能是由多種機制共同參與的復雜過程[16]，明確闡明其發生機制，值得更多的研究去探究。

[參考文獻]

[1] Murkin JM. Attenuation of neurolongic injury during cardiac surgery[J]. Ann Thorac Surg，2001，72（5）：S1838-S1844.

[2] Basel Ramlawi MD，James L，Rudolph MD，et al. C-reactive protein and inflammatory response associated to neurocognitive decline following cardiac surgery[J]. Surgery，2006，140（2）：221-226.

[3] Augoustides JG. The inflammatory response to cardiac surgery with cardiopulmonary bypass：Should steroid prophylaxis be routine？[J]. Cardiothorac Vasc Anesth，2012， 26（5）：952-958.

[4] Judith A，Gandhi SD，Iqbal Z，et al. Elevated postoperative inflammatory biomarkers are associated with short-and medium-term cognitive dysfunction after coronary artery[J].Surgery J Anesth，2011，25（1）：1-99.

[5] Newcomb JK，Zhao X，Pike BR，et al. Temporal profile of apoptotic-like changes in neurons and astrocytes following controlled cortical impact injury rat[J]. Exv Neurol，1999， 158（1）：76-88.

[6] Ueno T，Iguro Y，Yamamoto H，et al. Serial measurement of serum s-100B protein as a marker of cerebral damage after cardiac surgery[J]. Ann Thorac Surg，2003，75：1892-1897.

[7] 郭安梅，張萬江，郭素香. 術后認知功能障礙的評判方法與評判標準[J]. 國際麻醉學與復蘇雜志，2012，33（1）：46-48.

[8] Ren B，Wu H. Zhu J，et al.Ulinatin attenuates lung ischemia-reperfusion in injury in rats by inhibiting tumor necrosis factor alpha[J]. Transplan Proc，2006，38 （9）：2777-2779.

[9] 于金貴，周廣利，孟冬梅，等. 烏司他丁對心臟直視手術患者圍體外循環期炎癥細胞因子和氧自由基的影響[J]. 中華麻醉學雜志，2001，21（3）：724-726.

[10] Muldoon LL，Alvarez JI，Begley DJ，et al. Immunologic privilege in the central nervous system and the blood-brain barrier[J].J Cereb Blood Flow Metab，2013，33（1）：13-21.

[11] Di FM，Chiasserini D，Gardoni F，et al. Effects of central and peripheral inflammation on hippocampal synaptic plasticity[J]. Neurobiol Dis，2013，52：229-236.

[12] Krstie D，Madhusudan A，Doehner J，et al. Systemic immune challenges trigger and drive Alzheimer-like neuropathology in mice[J]. J Neureinflammation，2012，9：151.

[13] Norden DM，Godbout JP. Review：Microglia of the aged brain：Primed to be activated and resistant to regulation[J].Neuropathol Appl Neurobiol，2013，39（1）：19-34.

[14] Shu Y，Yang Y，Qiu W，et al. Neuroprotection by ulinastatin in experimental autoimmune encephalomyelitis[J]. Neurochem Res，2011，36（11）：1969-1977.

[15] 儲勤軍，謝廣倫，賈真. 烏司他丁對行開腹大手術老年患者術后炎癥因子和認知功能的影響[J]. 細胞與分子免疫學雜志，201l，27（4）：446-447.

[16] 胡江，聞大翔，杭燕南. 術后認知功能障礙發病機制研究進展[J]. 國際麻醉學與復蘇雜志，2011，32（4）：470-473.

（收稿日期：2015-03-16）