血漿硫化氫水平與體外循環(huán)心臟瓣膜置換術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系研究

何慶標(biāo)，黃 威，王育明，孫振中，詹長春

·論著·

血漿硫化氫水平與體外循環(huán)心臟瓣膜置換術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系研究

何慶標(biāo)，黃 威，王育明，孫振中，詹長春

目的 分析血漿硫化氫(H2S)水平與體外循環(huán)(CPB)心臟瓣膜置換術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能障礙(POCD)的關(guān)系。方法 選取2016年7—12月于武警廣東省總隊(duì)醫(yī)院心外科行擇期CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者60例，根據(jù)術(shù)后72 h內(nèi)POCD發(fā)生情況分為POCD組22例與非POCD組38例。比較兩組患者麻醉誘導(dǎo)前(T0)、CPB結(jié)束時(shí)(T1)、術(shù)畢(T2)、術(shù)后24 h(T3)、術(shù)后72 h(T4)血清S100β蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)水平及血漿H2S水平，并分析血漿H2S水平與血清S100β蛋白、NSE水平的相關(guān)性。結(jié)果 本組60例患者POCD發(fā)生率為36.7%(22/60)。兩組患者性別、年齡、受教育年限、CPB時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、出血量、拔管時(shí)間、清醒時(shí)間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。時(shí)間與方法在血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平上存在交互作用(P<0.05)；時(shí)間在血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平上主效應(yīng)顯著(P<0.05)；方法在血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平上主效應(yīng)顯著(P<0.05)；T1～T4時(shí)POCD組患者血清S100β蛋白、NSE水平高于非POCD組，血漿H2S水平低于非POCD組(P<0.05)。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，POCD組患者血漿H2S水平與血清S100β蛋白、NSE水平呈負(fù)相關(guān)(r值分別為-0.91、-0.82，P<0.05)。結(jié)論 血漿H2S水平與CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者POCD有關(guān)，可作為POCD的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

心臟瓣膜疾病；體外循環(huán)；硫化氫；認(rèn)知功能

何慶標(biāo)，黃威，王育明，等.血漿硫化氫水平與體外循環(huán)心臟瓣膜置換術(shù)患者術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系研究[J].實(shí)用心腦肺血管病雜志，2017，25(3)：54-57.[www.syxnf.net]

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術(shù)后認(rèn)知功能障礙(POCD)是術(shù)后常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，多發(fā)生于術(shù)后數(shù)天或數(shù)周，主要臨床表現(xiàn)為焦慮、精神錯(cuò)亂、記憶受損和人格改變。體外循環(huán)(CPB)心臟直視手術(shù)患者POCD發(fā)生率為33%～80%，分析其原因可能與術(shù)中腦細(xì)胞氧代謝失衡、腦細(xì)胞損傷有關(guān)[1]。S100β蛋白和神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)是腦損傷早期的特異性標(biāo)志物。研究表明，心臟直視手術(shù)患者POCD可能與血清S100β蛋白和NSE水平升高有關(guān)[2]。硫化氫(H2S)是一種新型氣體信號(hào)分子，可調(diào)節(jié)神經(jīng)功能。研究表明，H2S水平在腦缺血-再灌注損傷、Alzheimer病中發(fā)揮著重要作用[3]。本研究旨在分析血漿H2S水平與CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者POCD的關(guān)系，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年7—12月于武警廣東省總隊(duì)醫(yī)院心外科行擇期CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者60例，其中男35例，女25例；左房室瓣膜置換術(shù)30例，主動(dòng)脈瓣膜置換術(shù)22例，右房室瓣膜修補(bǔ)術(shù)8例；年齡40～66歲，平均年齡(50.0±7.0)歲；體質(zhì)指數(shù)18～28 kg/m2；受教育年限6～17年，平均受教育年限(12±4)年；美國麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)(ASA)分級(jí)為Ⅱ或Ⅲ級(jí)；美國紐約心臟病協(xié)會(huì)(NYHA)分級(jí)為Ⅱ或Ⅲ級(jí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)前蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCA)評(píng)分<26分；(2)存在肝腎功能異常者；(3)有糖尿病病史者；(4)有神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史者，如一過性腦缺血發(fā)作、腦出血、腦梗死、腦創(chuàng)傷等；(5)有精神疾病病史或長期服用鎮(zhèn)靜劑/抗抑郁藥物者；(6)術(shù)中或術(shù)后出現(xiàn)心排血量下降，需行主動(dòng)脈球囊反搏、二次手術(shù)或術(shù)后脫機(jī)失敗者；(7)無法配合完成認(rèn)知功能測(cè)試者。根據(jù)術(shù)后72 h內(nèi)是否發(fā)生POCD將所有患者分為POCD組22例與非POCD組38例。本研究經(jīng)武警廣東省總隊(duì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，患者及其家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法 患者術(shù)前均未用藥，進(jìn)入手術(shù)室后監(jiān)測(cè)心率、心電圖和脈搏血氧飽和度，開放外周靜脈通路。局麻下行左側(cè)橈動(dòng)脈穿刺置管，監(jiān)測(cè)有創(chuàng)血壓；右側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺置管，監(jiān)測(cè)中心靜脈壓。

1.2.1 麻醉誘導(dǎo) 靜脈注射咪達(dá)唑侖注射液(江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，國藥準(zhǔn)字H19990027)0.1～0.5 mg/kg，丙泊酚注射液(西安力邦制藥有限公司生產(chǎn)，國藥準(zhǔn)字H20123318)0.5～1.5 mg/kg，舒芬太尼注射液(宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，國藥準(zhǔn)字H20003688)0.3～0.6 μg/kg，阿曲庫銨注射液(GLAXOSMItHKLINEMANUFACtURING SPA生產(chǎn)，進(jìn)口藥品注冊(cè)證號(hào)：H20090440)0.3～0.6 mg/kg。麻醉維持：丙泊酚注射液以1～2 mg·kg-1·h-1持續(xù)靜脈泵入，吸入用七氟烷(上海恒瑞醫(yī)藥有限公司生產(chǎn)，國藥準(zhǔn)字H20070172)持續(xù)吸入，吸入濃度為1%～2%(CPB期間通過CPB旁路吸入1%～2%)。根據(jù)患者術(shù)中麻醉情況追加阿曲庫銨注射液0.2 mg/kg，腦電雙頻指數(shù)維持在40～55。術(shù)中酌情使用多巴胺、多巴酚丁胺、腎上腺素、硝酸甘油、硝普鈉、米力農(nóng)等血管活性藥物以維持循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。手術(shù)結(jié)束后將患者送至ICU，術(shù)后24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)心率、心電圖、脈搏血氧飽和度和有創(chuàng)血壓。

1.2.2 CPB 患者均采用膜式氧合非搏動(dòng)性灌注，動(dòng)脈端裝有微栓過濾器，灌注流量為2.2～2.4 L·min-1·m-2；轉(zhuǎn)流期間維持平均動(dòng)脈壓(MAP)50～90 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)；采用冷血高鉀停搏液使心臟停搏，心包置冰以保護(hù)心肌。CPB期間用a穩(wěn)態(tài)處理電解質(zhì)酸堿狀態(tài)，維持酸堿平衡；血流降溫至鼻咽溫32 ℃左右，降溫速度為0.5～1.0 ℃/min，復(fù)溫速度控制在1 ℃/4～5 min。

1.3 標(biāo)本采集 分別采集患者麻醉誘導(dǎo)前(T0)、CPB結(jié)束時(shí)(T1)、術(shù)畢(T2)、術(shù)后24 h(T3)、術(shù)后72 h(T4)橈動(dòng)脈血4 ml，3 000 r/min離心10 min，置于-70 ℃低溫冰箱內(nèi)保存待測(cè)。

1.4 標(biāo)本檢測(cè) (1)血清S100β蛋白：采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測(cè)血清S100β蛋白水平，試劑盒由美國ABI公司提供，靈敏度為0.031 μg/L。(2)血清NSE：采用電化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)檢測(cè)血清NSE水平，試劑盒購自英國Roche公司。(3)血漿H2S水平：采用敏感硫電極法[4]檢測(cè)血漿H2S水平，儀器為PXS-270離子計(jì)，購自上海雷磁公司。具體步驟如下：①配制標(biāo)準(zhǔn)的S2-溶液；②配制抗氧化液；③測(cè)定程序：使用電極前需用去離子水進(jìn)行活化，時(shí)間≥2 h，后開啟離子計(jì)，調(diào)整測(cè)定項(xiàng)直至mV檔，斜率設(shè)置為100%，將敏感硫、參比兩種電極同時(shí)浸入樣品，待讀數(shù)平穩(wěn)后開始記錄，且電極需置入去離子水內(nèi)進(jìn)行沖洗，單個(gè)樣品完畢，電極應(yīng)重新予以活化，測(cè)定前根據(jù)S2-溶液測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線；④基本原理：H2S通常以氣體(1/3)和NaHS(2/3)兩種形式存在，加入抗氧化液后，H2S、NaHS與抗氧化液中的NaOH反應(yīng)生成S2-，通過敏感硫電極檢測(cè)S2-而間接反映血漿H2S水平。

1.5 POCD診斷標(biāo)準(zhǔn) 術(shù)前1 d、術(shù)后24 h采用MoCA評(píng)估患者認(rèn)知功能，包括視空間、執(zhí)行、命名、注意力、抽象、延遲記憶和定向力，總分30分，MoCA評(píng)分≤23分診斷為POCD[5]。MoCA評(píng)分均由同一名心理醫(yī)師完成。

2 結(jié)果

2.1POCD發(fā)生率 60例患者發(fā)生POCD22例，POCD發(fā)生率為36.7%。

2.2 臨床資料 兩組患者性別、年齡、受教育年限、CPB時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、出血量、拔管時(shí)間、清醒時(shí)間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，見表1)。

2.3 血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平 時(shí)間與方法在血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平上存在交互作用(P<0.05)；時(shí)間在血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平上主效應(yīng)顯著(P<0.05)；方法在血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平上主效應(yīng)顯著(P<0.05)；T1～T4時(shí)POCD組患者血清S100β蛋白、NSE水平高于非POCD組，血漿H2S水平低于非POCD組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見表2)。

2.4 相關(guān)性分析Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，POCD組患者血漿H2S水平與血清S100β蛋白、NSE水平呈負(fù)相關(guān)(r值分別為-0.91、-0.82，P<0.05)。

3 討論

POCD是指術(shù)前無精神異常的患者因圍術(shù)期各種因素影響而導(dǎo)致術(shù)后記憶力、抽象思維及定向力等發(fā)生障礙，同時(shí)伴有社會(huì)活動(dòng)能力減退，即人格、社交能力和技能改變。POCD會(huì)影響患者康復(fù)，延長患者住院時(shí)間，給家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)[6]。目前，POCD尚無統(tǒng)一臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，主要依據(jù)神經(jīng)心理學(xué)測(cè)定量表進(jìn)行診斷，其中簡明精神狀態(tài)量表和MoCA較常用。MoCA適用范圍廣，與簡明精神狀態(tài)量表相比其靈敏度和特異度更高[7]。熊邁等[8]研究表明，POCD常發(fā)生于術(shù)后3d。本研究結(jié)果顯示，術(shù)后72h內(nèi)POCD發(fā)生率為36.7%，提示行CPB心臟瓣膜置換術(shù)后患者易發(fā)生POCD，分析原因可能為本研究選用的短效全身麻醉藥物(七氟烷和丙泊酚)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響發(fā)生在術(shù)后數(shù)小時(shí)內(nèi)。

表1 兩組患者臨床資料比較

注：CPB=體外循環(huán)；a為χ2值

表2 兩組患者不同時(shí)間點(diǎn)血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平比較±s，μg/L)

注：NSE=神經(jīng)元特異性烯醇化酶，H2S=硫化氫；與POCD組比較，aP<0.05

S100β蛋白是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志性蛋白，主要由中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的神經(jīng)膠原細(xì)胞合成和分泌，腦損傷時(shí)急性膠質(zhì)反應(yīng)導(dǎo)致S100β蛋白合成、分泌，進(jìn)而參與損傷部位的修復(fù)。S100β蛋白具有可溶性，可通過細(xì)胞間液進(jìn)入腦脊液，并穿過血-腦脊液屏障進(jìn)入血液循環(huán)。NSE是神經(jīng)元的標(biāo)志酶，存在于神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞中，是糖酵解過程中的特異性酶，當(dāng)神經(jīng)元出現(xiàn)損傷或壞死時(shí)其從細(xì)胞中溢出，并穿過血-腦脊液屏障進(jìn)入腦脊液和外周血液中。血清S100β蛋白和NSE水平變化可反映腦損傷程度，是評(píng)估早期POCD的臨床指標(biāo)[9]。

H2S是除一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之外的第3類氣體信號(hào)分子，其生理作用與NO及CO極為相似。生理濃度的H2S對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的多種氧化性物質(zhì)具有抑制及清除作用，可減輕氧化應(yīng)激所致的細(xì)胞損傷，調(diào)節(jié)ATP敏感性K+通道(KATP)，加快內(nèi)皮細(xì)胞釋放CO，進(jìn)而舒張血管平滑肌、增加腦血流量、改善腦組織血供。另外，生理濃度的H2S還可利用KATP/活化蛋白激酶(PKC)/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)1/2/熱休克蛋白90(HSP90)的關(guān)鍵途徑以保護(hù)缺氧狀態(tài)下的神經(jīng)元[10]。顱腦損傷患者處于應(yīng)激狀態(tài)，導(dǎo)致半胱氨酸合成不足、胱硫醚β-合成酶(CBS)水平下降、CBS活性降低，進(jìn)而造成血漿H2S水平下降。

H2S參與POCD的機(jī)制可能與以下因素有關(guān)：(1)H2S通過長時(shí)程記憶增強(qiáng)(LTP)機(jī)制調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)和記憶功能，血漿H2S水平下降會(huì)影響海馬長時(shí)程形成及其突觸活動(dòng)，進(jìn)而損傷學(xué)習(xí)和記憶功能；(2)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的H2S具有明顯的抗氧化作用，血漿H2S水平下降會(huì)影響抗氧化作用對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用；(3)血漿 H2S水平降低可增加腦血管張力，導(dǎo)致腦組織缺血，而長期慢性腦組織缺血會(huì)導(dǎo)致大腦認(rèn)知功能損傷[11]。OSIPOV等[12]研究表明，在豬CPB模型中外源性H2S對(duì)中樞神經(jīng)具有保護(hù)作用，提示H2S釋放增加可緩解由CPB造成的腦缺血再灌注損傷。

本研究結(jié)果顯示，T1～T4時(shí)POCD組患者血清S100β蛋白、NSE水平高于非POCD組，血漿H2S水平低于非POCD組，表明CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者POCD與血清S100β蛋白、NSE水平和血漿H2S水平變化有關(guān)；血漿H2S水平升高可能與自身保護(hù)機(jī)制有關(guān)。本研究結(jié)果還顯示，POCD組患者血漿H2S水平與血清S100β蛋白、NSE水平呈負(fù)相關(guān)，表明CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者血漿H2S水平可間接反映腦損傷程度，可作為POCD的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

綜上所述，血漿H2S水平與CPB心臟瓣膜置換術(shù)患者POCD有關(guān)，血漿H2S水平可作為POCD的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。CPB心臟瓣膜置換術(shù)后應(yīng)注意監(jiān)測(cè)POCD的發(fā)生，以便早期采取有效措施預(yù)防疾病進(jìn)展及并發(fā)癥的發(fā)生。

作者貢獻(xiàn)：何慶標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施、資料收集整理、撰寫論文、成文并對(duì)文章負(fù)責(zé)；黃威、王育明、孫振中進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)施、評(píng)估、資料收集；詹長春進(jìn)行質(zhì)量控制及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：李潔晨)

Relationship between Plasma Hydrogen Sulfide Level and Postoperative Cognitive Dysfunction in Patients Undergoing Heart Valve Replacement with Cardiac Pulmonary Bypass

HEQing-biao，HUANGWei，WANGYu-ming，SUNZhen-zhong，ZHANChang-chun

DepartmentofAnesthesiology，GuangdongProvincialGeneralHospitalofArmedPolice，Guangzhou510507，ChinaCorrespondingauthor：HEQing-biao，E-mail：3534500659@qq.com

Objective To analyze the relationship between plasma hydrogen sulfide(H2S)level and postoperative cognitive dysfunction in patients undergoing heart valve replacement with cardiac pulmonary bypass(CPB).Methods From July to December in 2016，a total of 60 patients undergoing elective heart valve replacement with CPB were selected in the Department of Cardial Surgery，Guangdong Provincial General Hospital of Armed Police，and they were divided into A group(complicated with postoperative cognitive dysfunction，n=22)and B group(did not complicate with postoperative cognitive dysfunction，n=38)according to the incidence of postoperative cognitive dysfunction.Serum levels of S100β protein and NSE，and plasma H2S level before anesthesia induction(T0)，immediately after CPB(T1)，immediately after heart valve replacement(T2)，after 24 hours of heart valve replacement(T3)and after 72 hours of heart valve replacement(T4)were compared between the two groups，meanwhile correlations between plasma H2S level and serum level of S100β protein，of NSE were analyzed.Results The incidence of postoperative cognitive dysfunction was 36.7%(22/60).No statistically significant differences of gender，age，years for education，duration of CPB，duration of heart valve replacement，blood loss，extubation time and awake time was found between the two groups(P>0.05).There was interaction between time and method in serum levels of S100β protein and NSE，and plasma H2S level(P<0.05)；the main effects of time and method were significant in serum levels of S100β protein and NSE，and plasma H2S level(P<0.05)；from T1to T4，serum levels of S100β protein and NSE of A group were statistically significantly higher than those of B group，while plasma H2S level of A group was statistically significantly lower than that of B group，respectively(P<0.05).Pearson correlation analysis results showed that，plasma H2S level was negatively correlated with serum levels of S100β protein and NSE,respectively(r=-0.91，-0.82；P<0.05).Conclusion Plasma H2S level is associated with postoperative cognitive dysfunction in patients undergoing heart valve replacement with CPB，may be served as monitoring indicator of postoperative cognitive dysfunction.

Heart valve diseases；Extracorporeal circulation；Hydrogen sulfide；Cognitive function

廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)研究基金項(xiàng)目(B2016041)

何慶標(biāo)，E-mail：3534500659@qq.com

R 542.5

A

10.3969/j.issn.1008-5971.2017.03.013

2016-12-17；

2017-03-16)

510507廣東省廣州市，武警廣東省總隊(duì)醫(yī)院麻醉科