烏司他丁對心臟雙瓣膜置換術患者血清S-100β蛋白、神經元特異性烯醇化酶水平的影響及腦保護機制

郭云惠 謝 磊 楊 敏 陳建文 趙佳平

1.國家康復輔具研究中心附屬康復醫院麻醉科，北京 100076；2.國家康復輔具研究中心附屬康復醫院骨一科，北京 100076；3.北京地壇醫院麻醉科，北京 10076

自人工心肺機問世以來，其在心臟、大血管手術中發揮著重要作用；然而體外循環（cardio pulmonary bypass，CPB）術后所引起的腦組織損傷成為困擾臨床醫生的一大難題。調查顯示[1]，心血管術后患者常伴有不同程度中樞系統功能障礙，提示可能有腦損傷的發生。王小康[2]稱，心臟術后暫時記憶力減退及認知功能障礙發生率為30%～60%；然而目前針對這種腦損傷仍然缺乏有效的治療手段。烏司他丁是一種新型的蛋白酶抑制劑，能夠有效抑制各種炎性反應。國外有研究稱[3]烏司他丁可以通過誘導腦組織在缺血、缺氧情況下產生早期耐受，提示其可能對心臟手術圍術期腦組織具有保護作用。本研究對張家口市第一醫院行心臟雙瓣膜置換術患者在麻醉誘導期間給予烏司他丁，并觀察患者血清S-100β蛋白、神經元特異性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE）的變化水平，以期為心臟手術中減輕腦損傷提供理論依據，現將研究成果報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2009年9月～2014年9月在張家口市第一醫院行心臟雙瓣膜置換術的患者40例作為研究對象，男 27 例，女 13 例；年齡 43～68 歲，平均（57.3±5.9）歲。納入標準：按照紐約心臟病協會（New York heart association，NYHA）分級[4]標準Ⅰ～Ⅱ級；術前超聲檢查無頸動脈狹窄；患者擬行二尖瓣置換+主動脈瓣置換術；經醫院倫理委員會批準；取得患者及家屬同意，并簽署知情同意書。排除標準：合并糖尿病、肝腎功能異常者；血管栓塞性疾病、精神疾病或腦血管疾病者；左心室射血分數（left ventricular enjection fraction，LVEF）≤40%。將符合標準的40例患者按照隨機數字表法分為試驗組20例和對照組20例，兩組患者性別、年齡、LVEF、心功能分級等一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法 兩組患者入室后行動脈壓監測，分別用芬太尼（江蘇恩華藥業股份有限公司，批號：090713）5～15 μg/kg、依托咪酯（江蘇恩華藥業股份有限公司，批號：081210）0.1～0.2 mg/kg、維庫溴銨（重慶藥友制藥有限責任公司，批號：090321）0.15 mg/kg進行麻醉誘導；試驗組于麻醉誘導后靜脈給予烏司他丁（廣東天普生化醫藥股份有限公司，2 mL：1.0×105kU，批號：090830）1.0×104kU/kg，對照組給予等量生理鹽水。麻醉誘導后兩組患者均行機械通氣，吸入50%氧氣聯合壓縮空氣，維持呼氣末二氧化碳分壓；麻醉維持吸入七氟烷（魯南貝特制藥有限公司，批號：091022）0.6%～1%、丙泊酚（西安力邦制藥有限公司，批號：081027）0.04 mg/（kg·min），間斷注射維庫溴銨與芬太尼。

1.2.2 手術方法 患者取仰臥位，將胸部正中做一切口，肝素化后常規建立體外循環，將升主動脈阻斷后，再于右房-房間隔做切口和左動脈根部切口，冷氧合血停跳液灌注降低心肌溫度。將病變部位二尖瓣切除后置入雙葉機械瓣，再將病變主動脈瓣切除后置入雙葉機械瓣膜；將右房和升主動脈連續縫合后復溫、排氣；升主動脈開放，復跳心跳，輔助循環并停機；再于心包內、胸骨后置入引流管，最后關胸。

1.3 觀察指標

①記錄兩組患者升主動脈阻斷時間、CPB時間、機械通氣時間、術后拔管時間、術后清醒時間。②分別于中心靜脈通路建立后（T0）、CPB 開始 30 min（T1）、CPB 結束時（T2）、手術結束時（T3）、術后 6 h（T4）抽取靜脈血5 mL，高速離心分離血清，采用酶聯免疫吸附測定（ELISA）檢測血清 S-100β、NSE水平，相關試劑盒由上海紀寧生物科研有限公司提供，操作嚴格參考試劑盒說明書。③分別于術前1 d、術后1、3、5 d采用精神狀態檢查量表（mini-mental state examination，MMSE）[5]對兩組患者認知功能進行評價，MMSE包括定向力、注意和計算、記憶、概念形成、語言能力5個部分；以MMSE＜24分認為存在認知功能障礙。

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0統計學軟件進行檢驗，計量資料采用均數±標準差（）表示，組間比較采用t檢驗，多組間比較采用方差分析，計數資料采用百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者手術一般情況比較

術后兩組均無死亡病例，試驗組有1例患者術后第2天出現心律失常，行電復律；對照組出現急性腎衰，后行血液凈化治療；將此2例患者剔除本研究。其余病例中，兩組患者升主動脈阻斷時間、CPB時間、機械通氣時間、術后拔管時間、術后清醒時間比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 兩組患者手術一般情況比較（）

表2 兩組患者手術一般情況比較（）

組別 例數 升主動脈阻斷時間（min）體外循環時間（min）機械通氣時間（h）術后拔管時間（h）術后清醒時間（h）試驗組對照組t值P值19 19 70.1±7.4 73.7±8.9 1.391 0.086 115.4±26.1 124.5±28.4 1.055 0.149 8.8±1.5 9.0±1.7 0.395 0.348 18.2±4.6 17.8±3.8 0.299 0.383 7.7±0.6 7.4±0.8 1.342 0.094

2.2 兩組患者各時段MMSE評分比較

兩組患者術前MMSE評分比較差異無統計學意義（P ＞ 0.05），術后 1、3、5 d試驗組 MMSE 評分顯著高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組患者各時段精神狀態檢查量表評分比較（分，）

表3 兩組患者各時段精神狀態檢查量表評分比較（分，）

組別 例數 術前1 d 術后1 d 術后3 d 術后5 d試驗組對照組t值P值19 19 31.2±4.1 30.6±3.7 0.502 0.308 21.4±3.1 17.8±1.4 11.406 0.000 25.5±3.5 21.7±2.7 10.658 0.000 29.6±3.9 24.7±2.4 10.137 0.000

2.3 兩組患者各時段血清S-100β、NSE水平比較

兩組患者T0時血清S-100β、NSE比較差異無統計學意義（P ＞ 0.05），血清 S-100β、NSE 水平從 T1開始升高，至T2時達到高峰，隨后逐漸降低，至T4時降低至 T0水平；其中試驗組 T1、T2、T3時血清 S-100β、NSE水平顯著低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 兩組患者各時段血清S-100β、NSE水平比較（）

表4 兩組患者各時段血清S-100β、NSE水平比較（）

注：與 T0比較，*P ＜ 0.05；與對照組同時段比較，△P ＜ 0.05；NSE：神經元特異性烯醇化酶

組別 S-100β（ng/L） NSE（μg/L）試驗組（n=19）T0T1T2T3T4 27.17±4.39 117.52±21.71*△215.65±44.52*△181.44±32.81*△26.37±8.64 8.31±2.27 9.84±2.74*△11.38±4.31*△10.04±3.39*△8.72±2.39對照組（n=19）T0T1T2T3T4 28.73±5.34 152.41±23.52*342.31±67.56*207.43±39.66*25.95±7.78 8.75±2.59 10.98±4.03*15.04±7.71*12.31±6.63*9.01±2.85

3 討論

CPB所致腦損傷的機制目前尚不完全清楚，有報道稱[6]，心臟瓣膜置換術行CPB會導致機體出現急性炎性反應，體內釋放大量細胞因子，而細胞因子又會進一步加重全身炎性反應，給機體組織或器官造成一定損傷。有國外報道稱[7]，心臟手術后患者會出現缺血再灌注損傷，導致機體釋放大量細胞因子，其中腫瘤壞死因子-α會激活磷脂酶A2，從而降解細胞膜，導致神經細胞結構遭到破壞；另外細胞因子還會介導巨噬細胞和中性粒細胞出現“呼吸暴發”[8-9]，產生更多炎性介質，加重腦組織損傷，因此降低細胞因子的釋放，從理論上能夠起到一定腦保護作用。烏司他丁是一種蛋白酶抑制劑，它可以改善機體內環境，并穩定溶酶體膜和清除自由基，抑制細胞因子釋放[10]。許建強等[11]報道稱烏司他丁能夠抑制由腫瘤壞死因子-α介導的中性粒細胞脫顆粒釋放氧自由基和蛋白酶，從而緩解機體炎性反應。國外一項研究還證實[12]，烏司他丁能夠降低血栓烷B2、內皮素等水平來改善局部腦組織缺血區血供，從而緩解對神經細胞的繼發性損害作用。

S-100β是一種酸性鈣結合蛋白[13]，它由兩個β亞基組成，主要由神經膠質細胞合成并分泌；當發生腦損傷后S-100β起到兩種作用：低濃度S-100β能夠營養神經細胞，促進軸突生長，穩定神經元，有利于神經細胞的修復；而高濃度S-100β會直接誘導神經細胞凋亡和通過直接神經毒作用，從而加重腦損傷。Wada等[14]采用免疫組化法檢測缺血性腦損傷大鼠腦組織S-100β蛋白表達水平，結果發現大鼠缺血后第1天星形膠質細胞S-100β蛋白表達顯著增加，提示S-100β升高可以反映腦組織損傷程度。周國俊等[15]研究也提示血清S-100β含量變化與腦損傷程度密切相關，神經保護劑能夠降低腦水腫患者S-100β水平并能減輕腦水腫，而無神經保護劑只用高滲甘油雖然能緩解腦水腫，但對血清S-100β影響較小。NSE來源于神經元細胞，當腦組織受損后會改變神經脫髓鞘，導致神經細胞和血腦屏障損害，存在于神經元細胞胞漿中的NSE會被大量釋放。由于NSE不與細胞內肌動蛋白相結合，因此可以通過檢測血清NSE水平來評價腦損傷程度。漆敏等[16]研究亦提示，血清NSE水平與腦損傷程度呈正相關，損傷越重，血清NSE水平越高。

本研究發現兩組患者升主動脈阻斷時間、CPB時間、機械通氣時間、術后拔管時間、術后清醒時間比較差異無統計學意義，而術后各時段試驗組MMSE評分顯著高于對照組，提示烏司他丁對麻醉效果影響較小，且能夠減少術后認知功能障礙的發生，這與黃貴金等[17]報道結論一致。進一步分析發現，術后兩組患者血清S-100β、NSE水平開始升高，至CPB結束時達高峰，隨后開始降低，至術后6 h時降低至術前水平，提示心臟瓣膜置換術后患者會出現一定程度的腦損傷，這符合關正等[18]報道結論。其中 T1、T2、T3時試驗組血清S-100β、NSE水平顯著低于對照組，說明烏司他丁可能作用機制為抑制機體炎性反應，降低CPB期間血清S-100β、NSE水平，從而起到腦保護作用。值得注意的是，本研究納入的患者基礎條件較好，患者對CPB造成各臟器損傷耐受較好，而對于基礎條件差、病情加重、CPB時間交叉的患者，其炎性反應更明顯，烏司他丁的腦保護效果可能更好。另外還需考慮本研究樣本量偏少，烏司他丁的用量、用法還需要進一步驗證。

綜上所述，烏司他丁能夠改善心臟雙瓣膜置換術后患者的腦損傷，其作用機制可能與降低CPB中誘導的炎性反應、減輕炎性反應介導的腦組織損害有關。

[1]沈春健，孫立忠，潘旭東，等.體外循環相關腦損傷的監測[J].中華胸心血管外科雜志，2012，28（2）：115-117.

[2]王小康，徐平，郭志勇，等.不同劑量烏司他丁對心臟雙瓣膜置換術患者血清S100β蛋白水平、認知功能的影響及意義[J].山東醫藥，2013，53（47）：43-45.

[3]Koga Y，Fujita M，Tsuruta R，et al.Urinary trypsin inhibitor suppresses excessive superoxide anion radical generation in blood，oxidative stress，early inflammation，and endothelial injury in forebrain ischemia/reperfusion rats[J].Neurol Res，2010，32（9）：925-932.

[4]Schoormans D，Mager YL，Oort FJ，et al.New York Heart Association class assessment by cardiologists and outpatients with congenital cardiac disease：a head-to-head comparison of three patient-based versions [J].Cardiol Young，2012，22（1）：26-33.

[5]Haubois G，de Decker L，Annweiler C，et al.Derivation and validation of a Short Form of the Mini-Mental State Examination for the screening of dementia in older adults with a memory complaint[J].Eur J Neurol，2013，20（3）：588-590.

[6]楊坤渹.右美托咪定對體外循環下心臟瓣膜置換術患者腦損傷的保護作用[J].重慶醫學，2014，43（1）：67-68，71.

[7]Szeto WY，Augoustides JG，Desai ND，et al.Cerebral embolic exposure during transfemoral and transapical transcatheter aortic valve replacement[J].J Card Surg，2011，26（4）：348-354.

[8]Colli A，Verhoye JP，Heijmen R，et al.Low-dose acetyl salicylic acid versus oral anticoagulation after bioprosthetic aortic valve replacement.Final report of the ACTION registry[J].Int J Cardiol，2013，168（2）：1229-1236.

[9]Al-Atassi T，Lam K，Forgie M，et al.Cerebral Mlcroembollzation after bloprosthetlc aortic valve replacement comparison of Warfarin plus Aspirin versus Aspirin only[J].Circulation，2012，126（11 Suppl 1）：S239-S244.

[10]蘭亞明，王紅星.烏司他丁對小鼠腦脊髓炎神經再生作用研究[J].中國生化藥物雜志，2014，（7）：58-60，65.

[11]許建強，梁健球，袁滿娟，等.烏司他丁對心肌缺血-再灌注損傷患者炎癥抑制作用的影響[J].實用醫學雜志，2013，29（20）：3406-3408.

[12]Yamazaki H，Nagasaka K.Successful treatment of steroidresistant methotrexate-induced interstitial pneumonia with peripherally administered ulinastatin[J].Mod Rheumatol，2011，21（1）：79-84.

[13]Tsaousi GG，Pitsis AA，Deliaslani DV，et al.Cerebral oxygenation impairment and S-100β protein release during off-pump coronary artery revascularization[J].J Cardiothorac Vasc Anesth，2013，27（2）：245-252.

[14]Wada I，Sakuma E，Shirasawa N，et al.Intercellular communications within the rat anterior pituitary.XVI：Postnatal changes of distribution of S-100 protein positive cells，connexin 43 and LH-RH positive sites in the pars tuberalis of the rat pituitary gland.An immunohistochemical and electron microscopic study[J].Tissue Cell，2014，46（1）：33-39.

[15]周國俊，郝志鵬，李俊，等.重型顱腦損傷患者血清S-100β及CRP的檢測及其臨床意義[J].華中科技大學學報：醫學版，2012，41（3）：370-374.

[16]漆敏，程春瑞.S-100蛋白和神經元特異性烯醇化酶對昏迷腦損傷住院死亡的預測價值[J].重慶醫學，2012，41（25）：2600-2602.

[17]黃貴金，舒仕瑜，羅福全，等.烏司他丁對體外循環下主動脈弓手術患兒腦損傷的影響[J].中華麻醉學雜志，2013，33（5）：579-582.

[18]關正，張永健，景桂霞，等.血清S100β及NSE含量與心肺轉流心臟瓣膜置換術后早期認知功能障礙的相關性研究[J].臨床麻醉學雜志，2014，30（7）：656-658.