全胸腹主動脈置換術患者圍術期神經損傷標志物及炎性因子的濃度變化

董秀華，王嶸，金沐，楊彥偉，王岳鋒，馬月華，盧家凱，程衛平

全胸腹主動脈置換術（TAAAR）一般需要將左鎖骨下動脈開口至髂動脈分叉之間的胸腹主動脈采用人工血管完全置換，術中需要實施高位胸主動脈阻斷或深低溫停循環，并伴有脊髓血供破壞，術中及術后不可避免發生脊髓缺血以及再灌注損傷，嚴重者術后可以發生截癱或輕癱[1,2]。本研究觀察TAAAR患者圍術期神經損傷標志物及炎性因子的濃度變化。

1 資料與方法

一般資料：本研究經醫院倫理委員會批準，術前均簽署知情同意書。選取我院2014-12至2016-07行TAAAR的胸腹主動脈瘤患者45例，男性26例，女性19例，年齡（37±9）歲，身高（176±8）cm，體重（70±14）kg。其中合并馬凡綜合征11例，高血壓18例，糖尿病2例。

麻醉方法：采用舒芬太尼復合咪達唑侖為主的靜脈復合麻醉，穿刺右橈動脈及右足背動脈（或股動脈）監測上下肢血壓，雙腔管氣管插管。誘導后行第4、5腰椎間腦脊液穿刺置管，術中及術后如果腦脊液壓力 ＞10 mmHg（1mmHg=0.133 kPa），即開啟腦脊液引流。術中行單肺通氣，主動脈近端阻斷時行控制性降壓。術中維持橈動脈收縮壓95～130 mmHg， 心 率 70～100 次 /min， 中 心 靜 脈 壓 6～10 mmHg，維持腦電雙頻指數（BIS）值40～60之間（深低溫停循環期間除外）。

手術方法：患者右側臥位胸腹聯合切口。首先采用4分支人工血管的一個分支與左髂總動脈行端側吻合。全身肝素化后，常溫高位阻斷主動脈近端。如果主動脈近端游離困難，無法阻斷，則建立體外循環在深低溫停循環下行主動脈近端吻合，或體外循環輔助下行主動脈近端阻斷。采用4分支人工血管主干與主動脈近端吻合，排氣后開放主動脈近端，建立胸主動脈-左髂總動脈分流。之后人工血管依次吻合肋間動脈、腹腔干、腸系膜上動脈、左右腎動脈以及右髂總動脈，完成TAAAR。

觀察指標：分別于切皮前、術畢、術后第1d、術后第2d抽取腦脊液標本，置于-70℃冰箱保存。采用酶聯免疫吸附（ELISA）法檢測腦脊液中下列神經損傷標志物及炎性因子的濃度變化：神經元特異性烯醇化酶(NSE)、S100β蛋白、膠質纖維酸性蛋白(GFAP)、離子鈣接頭蛋白1（Iba1）、髓鞘堿性蛋白(MBP)、白介素10（IL-10）、基質金屬蛋白酶9（MMP-9）。

統計學方法： 采用SPSS19.0統計學軟件進行分析。正態分布資料以均數±標準差（±s）表示，非正態分布資料以中位數表示，組內比較采用單因素方差分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

45例患者手術結果：37例（82.2%）患者采用常溫非體外循環下胸腹主動脈分段阻斷下手術，8例采用體外循環下手術（2例采用并行體外循環下手術，6例深低溫停循環下手術）。其中38例（84.4%）實施了肋間動脈重建，7例因肋間動脈細小或閉塞未實施肋間動脈重建。手術時間（573±129）min，體外循環時間（204±89）min，停循環時間（17±4）min，近端胸主動脈阻斷時間（15.4±3.9）min，術后監護病房（ICU）停留時間1.7（0.5～14.8）d。術后腦脊液壓力（11.4±3.4）mmHg。

45例患者圍術期腦脊液神經損傷標志物及炎性因子的濃度變化（表1）：圍術期腦脊液NSE、S100β蛋白、GFAP、IL-10及MMP-9水平均在術畢時達到濃度峰值（P＜0.01）。與切皮前比較，NSE、S100β蛋白、GFAP、IL-10水平在術畢時及術后第1 d升高，MMP-9水平僅在術畢時升高，差異均有統計學差異（P均＜ 0.05）。各時間點的Iba1及MBP水平在圍術期差異無統計學意義（P＞0.05）。

表1 45例患者圍術期腦脊液神經損傷標志物及炎性因子的濃度變化（±s）

表1 45例患者圍術期腦脊液神經損傷標志物及炎性因子的濃度變化（±s）

注：GFAP：膠質纖維酸性蛋白；Iba1：離子鈣接頭蛋白1；IL-10：白細胞介素-10；MBP：髓鞘堿性蛋白；MMP-9：基質金屬蛋白酶-9；NSE：神經元特異性烯醇化酶。與切皮前比較*P＜0.05 **P＜0.01

指標 切皮前 術畢時 術后第1 d 術后第2 d NSE (ng/ml) 4.16±2.46 8.18±4.10** 6.12±3.06** 5.09±2.92 S100β 蛋白(ng/ml)1.53±0.582.18±0.67**1.99±0.63**1.85±0.59 GFAP (ng/ml) 0.45±0.22 0.76±0.24** 0.55±0.21* 0.56±0.22 Iba1 (pg/ml) 152±57 143±58 146±54 146±60 MBP (ng/ml) 0.50±0.18 0.50±0.19 0.52±0.22 0.56±0.19 IL-10 (pg/ml) 40.6±24.4 79.5±33.6** 65.4±28.2** 55.2±24.8 MMP-9 (ng/ml) 4.18±2.34 7.20±4.47** 5.73±3.53 5.67±3.17

45例患者術后并發癥的發生情況：術后透析10例，肺部感染4例，二次開胸止血3例，切口愈合不良2例，一過性精神障礙（煩躁、不配合）2例，3例患者在拔除腦脊液置管后出現頭痛，無截癱或輕癱并發癥發生。死亡2例，死因均為多臟器功能衰竭。其余患者無術后并發癥，術后恢復順利。

3 討論

TAAAR術后脊髓缺血是最嚴重的并發癥之一，主要表現為截癱或輕癱。Coselli等[1]報道了3 309例TAAAR術，術后永久性截癱或輕癱的發生率分別為2.9%與2.4% （總的脊髓并發癥發生率為5.3%）。Zhang等[3]報道了阜外醫院81例TAAAR術，術后永久性截癱或輕癱的發生率分別為2.5%與1.2%（總的脊髓并發癥發生率為3.7%）。本組45例患者術后無截癱或輕癱發生。

TAAAR術中脊髓保護措施主要包括：維持較高血壓（平均動脈壓＞90 mmHg）、腦脊液引流、肋間動脈重建、主動脈分段阻斷以增加脊髓血供；全身輕度低溫（32～34 ℃）以降低脊髓氧耗；大劑量甲基強的松龍以減輕脊髓水腫等[4]。動物實驗中，氙氣延遲后處理可以減輕大鼠脊髓缺血再灌注損傷[5]。

腦脊液引流是有效預防與治療TAAAR術后截癱或輕癱的重要措施之一。TAAAR術后發生截癱或輕癱的患者經腦脊液引流減壓后運動功能可以完全恢復或好轉[6]。胸腹主動脈瘤患者在介入治療下使用主動脈覆膜支架治療，同時行腦脊液引流，其術后截癱發生率顯著下降[7]。腦脊液引流也為本研究提供了可能。脊髓缺血再灌注損傷時，脊髓組織中的神經損傷標志物及炎性因子可以滲漏或分泌到腦脊液或血液中，因此，腦脊液中神經損傷標志物與炎性因子的濃度變化，可以反映脊髓組織受損程度及炎性反應程度。

研究表明，腦脊液中多種生化指標可以作為脊髓損傷的標志物，但目前在TAAAR術中研究腦脊液中神經損傷標志物及炎性因子的文獻較少[8]。Winnerkvist等[9]檢測了39例胸腹主動脈瘤患者腦脊液中GFAP、神經絲三聯體蛋白（NFL）與S100β蛋白的濃度，發現術后出現脊髓損傷癥狀者GFAP、NFL 與S100β蛋白的濃度比無脊髓并發癥者的濃度分別高571倍、14倍與18倍，但并沒有分析術后這些神經損傷標志物的達峰時間。鄒以席等[10,11]檢測了胸腹主動脈瘤患者圍術期血清NSE、S100β蛋白及GFAP 的濃度變化，但沒有進行腦脊液分析；或雖然檢測了腦脊液中NSE、S100β蛋白及GFAP的濃度，但并沒有對各時點的濃度變化進行統計分析比較。本研究對TAAAR患者圍術期腦脊液中多種指標進行了系統分析比較。

NSE為反映神經元受損的指標之一。在心肺腦復蘇后仍然昏迷的患者中，血清NSE濃度＞ 97 ng/ml診斷患者預后差的特異度為100%，敏感度為49%[12]。本研究中，腦脊液NSE濃度在術畢達到峰值，反映了脊髓組織缺血再灌注后脊髓神經元損傷在術畢最嚴重，需要在術中、術后采取必要措施減輕脊髓神經元損傷。

臨床上S100β蛋白是公認的反映腦脊髓損傷的標志物之一。S100β蛋白在中樞主要由星形膠質細胞與少突膠質細胞分泌，在外周主要由雪旺細胞分泌。生理濃度的S100β蛋白與神經系統的發育、膠質細胞的增殖及神經元的修復有關，病理濃度的S100β蛋白可以作為腦損傷嚴重程度及預后的觀察指標[13]。和NSE一致，本研究中S100β蛋白在術畢達到峰值，反映脊髓組織缺血再灌注損傷在術畢時達到高峰。

GFAP為星形膠質細胞的特異性標志物，GFAP增加表明星形膠質細胞增殖與激活[14]。在創傷性腦損傷患者，血清GFAP濃度比S100β蛋白與NSE更能準確地反映腦損傷程度[15]。本研究中，GFAP在術畢達到峰值，說明脊髓星形膠質細胞在術畢時已顯著激活。

Iba1與MBP分別為小膠質細胞與少突膠質細胞的特異性標記物，在本研究中各時點濃度無顯著變化，說明在本研究中，脊髓缺血再灌注損傷后小膠質細胞與少突膠質細胞受影響較小。

脊髓缺血再灌注損傷可以誘發脊髓的炎性反應，導致脊髓組織炎性因子的分泌與釋放。IL-10具有抗炎作用，在中樞神經系統中，其主要由神經膠質細胞，包括星形膠質細胞、小膠質細胞與少突膠質細胞合成與分泌[16]。本研究中，IL-10水平在術畢及術后第1d均顯著增加，提示機體在經受了脊髓缺血再灌注損傷后，機體自身加強了抗炎能力。由于本研究中反映小膠質細胞與少突膠質細胞的Iba1與MBP水平均無顯著變化，提示腦脊液中IL-10濃度增加主要由脊髓星形膠質細胞合成與分泌，對脊髓缺血再灌注損傷后的炎性反應起抑制作用。

雖然脊髓缺血再灌注損傷時可引發血脊髓屏障的破壞或改變，但臨床上用于檢測血脊髓屏障完整性的指標較少[11]。MMP-9參與血腦屏障與血脊髓屏障細胞外基質的破壞與重建，在腦脊髓損傷時，腦脊液中MMP-9是反映血腦屏障與血脊髓屏障改變的指標之一[17]。本研究中，MMP-9在術畢達到峰值，說明脊髓缺血再灌注損傷后，血脊髓屏障滲透性增加，但MMP-9于術后1d即恢復到切皮前水平，表明血脊髓屏障的較快恢復。

本研究也有不足之處。首先，本研究得出脊髓損傷反應高峰位于術畢的結論并不精確，應位于主動脈近端阻斷時點與術后1d時點之間。其次，由于術中肋間動脈不能完全重建，甚至無法重建，可以導致脊髓直接的缺血損傷，此與脊髓再灌注損傷無法完全區分，則本研究腦脊液中神經損傷標志物及炎性因子濃度變化為此兩者的綜合反映。再次，由于本研究無法將患者按術后是否癱瘓分組，以判斷哪些腦脊液指標對臨床預測術后截癱具有幫助，這需要以后進行大樣本數據收集與腦脊液分析。另外，體外循環低溫與血液稀釋也可以對本研究產生影響。

TAAAR患者腦脊液中多種神經損傷標志物及炎性因子水平在術畢及術后第1d顯著升高，其濃度峰值發生于術畢時，提示脊髓損傷反應高峰位于術畢，應在術中、術后采取必要措施，以減輕脊髓損傷反應及并發癥發生。