術后認知功能障礙與S100B蛋白相關性研究進展

郝裕霞，楊 彤

術后認知功能障礙與S100B蛋白相關性研究進展

郝裕霞，楊 彤＊

術后認知功能障礙（postoperative cognitive dysfunction，POCD）是麻醉及手術后出現的一種中樞神經系統并發癥，表現為學習記憶、認知功能下降以及行為能力的退化。尤其是在老年人群中經常發生，其發生機制尚不明確，但嚴重影響了患者的生活質量，同時也大大增加了患者的醫療花費。而S100B蛋白是大量存在于神經組織的一種鈣結合蛋白，血清和腦脊液中S100B蛋白濃度變化可以反映中樞神經系統損害的程度，是腦損傷的特異性指標，由于其在術后血清濃度的改變，常被作為老年患者POCD的評估指標之一。故對POCD和S100B蛋白相關性的研究做一綜述。

術后認知功能障礙；S100B蛋白；相關性

1 POCD的研究現狀

雖然目前對POCD研究廣泛，但仍存在許多疑問。POCD分為三種類型：急性POCD（術后一周內）、亞急性POCD（術后3個月）、慢性POCD（術后一年及以上）。POCD的發生是多因素的，手術的類型、麻醉的形式、患者的年齡、疾病本身，或者因術前疾病所服用的藥物都是POCD發生的混雜因素，很難辨別是否是由于一種或是幾種因素共同產生的結果。

POCD的發生機制目前有幾種學說：（1）炎癥學說。實驗發現手術創傷使神經膠質細胞激活［1］，促使大鼠海馬中炎癥細胞因子IL-1、IL-6和TNF-α表達水平增加，而這些炎癥細胞因子可促進氧自由基的形成［2］，導致細胞凋亡，進而引起術后認知功能改變；除此之外，研究報道IL-1β還能夠使Aβ淀粉樣蛋白的前體蛋白APP合成增加，也可通過上調神經元NF-κB相關復合物的表達來增強APP的轉錄，Aβ沉積可誘發神經元凋亡，具有神經毒性［3］，并且1L-1β抑制LTP，對學習記憶產生不良影響［4］；新近研究表明術前內毒素免疫性的降低對老年人術后認知功能障礙的發生起到警示作用［5］；（2）神經遞質與受體學說。中樞膽堿能系統功能隨年齡增加逐漸衰退，可能與POCD的發生有重要聯系，給予大鼠煙堿受體拮抗藥后發現，會損傷大鼠學習記憶功能，從而導致POCD［6］；（3）基因學說。近年來，基因多態性與認知功能損害及阿爾茨海默病之間的關系引起廣泛關注，研究發現攜帶等位基因ApoEε4者增加了發生POCD的危險性［7］；（4）血腦屏障受損學說。研究發現POCD的動物模型的血腦屏障滲透性增強［8］。除此之外，術后疼痛也有可能是術后認知功能障礙機制中病原學的一個因素。

對于POCD的評估標準很難統一，現在并沒有一個確定的評估方法來定義POCD。相關生物學標記物目前有很多，如神經元特異性烯醇化酶（NSE），S100B蛋白，髓鞘堿性蛋白（MBP），Aβ淀粉樣蛋白等［9］。

2 S100B蛋白

S100B蛋白是S100家族中最具活性的成員，主要存在于中樞神經系統的星形膠質細胞中。健康成人血中的生理濃度為0．05 μg／L，由于約96%存在于腦內，占腦可溶性蛋白總量的0．1%～0．2%，因此被稱為腦內特異性蛋白。

S100B蛋白進入血清中的機制尚不明確，大多數學者認為當神經細胞結構和血腦屏障結構遭到破壞后會導致S100B蛋白釋放入血。但是也有人提出S100B是被分泌而不是因為細胞完整性破壞而被釋放的結果［10］。而這種分泌是由于對細胞損傷的一種應答還是損傷本身導致的尚不清楚。因此，血清中的S100B蛋白可以作為血腦屏障（BBB）損傷的一個早期指標，而不一定是神經損傷的指標。最近動物實驗還發現［11］，腦外傷的大鼠其血清和腦脊液中S100B的濃度是不一致的，說明S100B從腦組織到CSF，再從CSF到血清中，經歷了一系列的復雜的調節，包括血腦屏障的整合、細胞外的合成分泌降解等。

作為細胞內的正常成分維持細胞形態和功能，S100B蛋白參與鈣離子水平的調節，保持微管穩定性，調節有絲分裂。S100B蛋白對神經元的作用有劑量依賴性，納摩爾水平的S100B蛋白可以通過RAGE介導的NF-κB活化，引起Bcl-2或其他抗凋亡基因的轉錄，以及促進MAP-2的表達，從而促進神經生長，通過自分泌或旁分泌發揮神經營養作用［12］，除此之外還參與肌肉的生長和再生；而毫摩爾水平的S100B可引起活性氧簇產生、線粒體釋放細胞色素C或激活Caspases家族、促進β淀粉樣蛋白沉積［12］、促炎癥細胞因子 IL-6的表達［13］，這些都可以引起細胞凋亡或死亡。最近還發現低濃度（50 pmol／L）的S100B促進谷氨酸的攝取，從而減少小膠質細胞和星型膠質細胞的神經毒性依賴的激活效應［14］。

3 S100B蛋白在POCD評估中的應用

3.1 在冠脈搭橋手術中的應用研究表明心臟外科手術術后急性POCD的發生率高達40%～75%，而S100B常作為冠脈搭橋手術（CABG）術后中樞神經系統損傷的指標。Moller等［15］對1218例老年患者調查發現非心臟手術患者術后一周POCD的發病率為26%，術后3個月為10%，術后2年為1%，而經歷體外循環 （CPB）的心臟手術患者術后一周的POCD發生率高達53%，術后5年仍有42%的患者發生POCD。CPB造成的腦損傷備受關注，但機制尚不明確，腦損傷的表現形式也不盡相同。實驗表明，血清S100B蛋白與NSE都從CPB開始即升高，CPB術畢時達高峰，至術畢后24 h基本回到術前水平［16］。CPB后S100B蛋白的變化水平與腦損傷的程度與預后密切相關，因此認為S100B蛋白可作為診斷CPB后早期腦損傷的敏感指標。Xu等［17］也發現行心臟單瓣膜置換術患者發生POCD組各時間點的S100B含量均較未發生POCD組高，提示POCD的發生可能與S100B含量增高相關，S100B可作為POCD的預警指標。

3.2 在非心臟手術中的應用對于非心臟手術術后發生POCD，雖然S100B血清濃度的升高由于其可能受到中樞系統之外細胞來源的影響而被質疑，但有研究發現［18］行腹部手術的26例老年患者，術后1周內，發生POCD的患者術畢及術后6 h血清S100B水平明顯增高，表明血清S100B可作為反映老年患者腹部手術后中樞神經功能障礙的重要生化參考指標，尤其是在術畢和術后6 h。血清S100B濃度在腸癌手術術畢評估老年患者術后POCD的報道也證實了這點［19］。但這些與Rasmussen［20］報道的腹部手術患者POCD組和非POCD組，術后24 h后血清S100B濃度無明顯差異卻是相反的，通過多研究對比分析可以看出這些相悖的觀點多是由于術后測量時間點的差異得出。除此之外，S100B應用于骨科手術后患者發生POCD的生物指標也有報道［21］。

3.3 在神經外科手術中的應用腦白質疏松癥（LA）在老年人中發生率日益增高，LA損害到一定的程度，會出現認知功能障礙的表現。因此對 LA所致的POCD進行早期的診斷及有效地干預是十分必要的。通過觀察中重度LA伴POCD患者的外周血清MBP和S100B蛋白水平較非POCD組含量增高，認為MBP和S100B蛋白含量的測定可用于LA 是否發生POCD的一項輔助生化指標［22］。除此之外，也有報道急性腦梗死（ACI）患者血漿S100B水平的升高程度與損傷的面積大小相關，可反映ACI的嚴重程度，與腦損傷程度和認知功能密切關系［23］，認為測定其濃度對于了解與認知功能障礙的關系有一定臨床價值。

總之，血清或是腦脊液中S100B濃度升高見于多種疾病病理狀況。大量證據證實了S100B蛋白已在疾病危險分級、治療靶點以及從圍產期到老年疾病病理狀態下的預后中扮演重要角色，然而，S100B蛋白的合成釋放調節機制仍不清楚，而且對這種蛋白外周濃度也沒有標準值，因為其受很多因素影響：如年齡、性別、免疫生化測定的干擾，因此，在研究時應予以考慮。此外，S100B的腦外來源也會影響其血清濃度，許多學者也報道過不僅僅是腦損傷會出現S100B的臨床改變，因此，在將S100B蛋白作為POCD一種預測及評價指標時仍需要多方面考慮。總之，S100B在幫助早期診斷老年人POCD，預防阿爾茨海默病還是一個比較有價值的預警指標。

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［2015-09-12收稿，2015-10-10修回］ ［本文編輯：韓仲琪］

Research progress on the correlation of POCD and S100B protein

HAO Yu-xia，YANG Tong．Dept．of Anesthesia，No．107 Hospital of Chinese PLA，Yantai，Shandong 264000，China

POCD is described as decline in cognitive function after surgery with a predominance in the elderly patients．It is unclear whether its occurrence is result of the effects of surgery or general anesthesia，but it influences patient＇s quality of life，and increases the cost of patients．S100B is a calcium-binding protein，which is regarded as a specific biomarker of brain injury．Due to serum concentration of S100B increasing significantly after operation，so S100B protein could be used to explore the anesthetic effect and acts as an indicator to evaluate POCD in the elderly．This paper reviewes above-mentioned contents as followings．

Postoperative cognitive dysfunction（POCD）；S100B protein；Relativity

R619

A

10．14172/j．issn1671-4008．2016．03．038

264000山東煙臺，解放軍107醫院麻醉科（郝裕霞，楊彤）

楊彤，Email：yangtong0120＠163．com