右美托咪定改善術后早期認知功能障礙的研究

胡雅娟，胡格吉胡

（內蒙古醫科大學附屬醫院 麻醉科，內蒙古 呼和浩特 010050）

隨著外科手術操作技術的日益提高，接受外科手術的患者越來越多，與此同時，麻醉藥物對中樞神經系統的影響也備受關注。有研究[1]顯示麻醉藥物在產生麻醉的同時對神經元具有一定的毒性，并產生一系列中樞神經系統并發癥，增加患者住院時間，產生并發癥，從而增加患者經濟負擔。術后認知 功 能 障 礙（postoperative cognitive dysfunction，POCD）作為術后主要的并發癥，是指手術干預后新出現的認知能力下降，臨床常見表現為認知水平降低、精神錯亂、記憶力下降、語言能力受損、情感焦慮等。根據發生的時間劃分為早期和長期認知能力下降，前者為術后7天內發生的POCD；后者為術后持續3個月以上出現的POCD。POCD發病機制目前尚未明了，有學者[2，3]認為中樞炎癥反應是其中心環節，因此如何發揮抗炎效應進行腦保護是改善POCD的主要切入點。

右美托咪定（dexmedetomidine，DEX）作為一種選擇性高的α2受體激動劑，本身具有鎮靜、鎮痛、抗焦慮作用，目前在臨床得到廣泛應用。圍術期的鎮靜和鎮痛可以使用右美托咪定，大量資料通過多中心、大樣本臨床研究證實右美托咪定對POCD有確切的療效[4，5]。本研究建立動物模型，旨在證實右美托咪定能夠改善大鼠手術后的認知功能，進而探究右美托咪定改善POCD的機制，為其臨床應用提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 動物手術模型制備

SD大鼠經腹腔注射40 mg/kg戊巴比妥鈉進行麻醉，確認麻醉成功后實施剖腹探查術，常規完成備皮，使用4.5%～5.5%碘伏消毒切口2遍，鋪無菌洞巾，于大鼠上腹部正中部位作大約3 cm長的一個縱行切口，逐層解剖進入腹腔后行剖腹探查術，依次探查大鼠的肝臟、脾、胃和腸道等臟器，手術探查時間大約為30 min。剖腹探查手術嚴格遵循無菌原則，手術操作過程避免副損傷，生理鹽水清洗腹腔，同時腹腔注射青霉素防止感染，充分止血。術中大鼠體溫保持在恒定的狀態，術畢蘇醒后再將大鼠放回飼養籠內。

1.2 實驗分組和干預措施

從術前3天開始，每天對所有大鼠進行Morris水迷宮適應性訓練。將大鼠麻醉后進行剖腹探查術，術后24 h對大鼠進行Morris水迷宮實驗測試，包括定位航行實驗和空間探索實驗。將定位航行實驗中60 s找不到平臺的大鼠標記為POCD大鼠。納入本研究的50只大鼠進行數字隨機分組，其中生理鹽水對照組25只（對照組）、右美托咪定組25只（DEX組）。

干預措施：DEX組大鼠經腹腔注射DEX 25 μg/kg，對照組則經腹腔注射等量的生理鹽水。

1.3 觀察指標

1.3.1 Morris水迷宮測試Morris水迷宮測試系統主要由攝像機、監視器、廣角變焦鏡頭、圖像采集卡及motanaly軟件等記錄顯示系統組成。將水迷宮平臺放在西南象限（第三象限）正中距池壁22 cm處，迷宮中放置牛奶液面高于安全平臺1 cm，水溫（22±0.5）℃，室溫25℃，訓練期間保持環境安靜，迷宮外的參照物不變。

1.3.2 定位航行測試 通過定位航行測試大鼠的學習記憶能力。在術前3天每天對受試大鼠進行訓練，從固定相對的兩個象限入水點依次加以訓練，將受試大鼠放入水中且面向池壁，記錄入水大鼠的逃避潛伏期（從入水開始，計算找到安全平臺的時間）。在剖腹探查術后3天、7天對大鼠進行定位航行實驗。

1.3.3 空間探索能力 大鼠對平臺空間位置的記憶力可以反映空間探索能力。術前進行適應性測試，3天后去掉測試平臺，從固定的象限入水點將大鼠放入水中并面向池壁，記錄大鼠120 s內穿過原平臺位置的次數和在原平臺象限即第四象限探索時間（探索時間）作為空間記憶成績。干預結束后3天、7天分別對各組大鼠進行空間探索實驗，記錄探索時間。

1.4 Western Blot

右美托咪定或生理鹽水干預結束后72 h，從各組分別隨機抓取3只大鼠，取海馬組織加入適量蛋白裂解液，將組織置于4℃，15000r/min離心15 min后取上清液，取25 μL，利用BCA法進行蛋白濃度測定。隨后將樣本加入點泳凝膠（5%濃縮膠，12%分離膠）中，在60 V，40 mA條件下電泳2.5 h，隨后將目標蛋白轉膜至PVDF膜中，之后用5%脫脂奶粉封閉PVDF膜2 h，TBST洗3次，5 min/次，隨后加入一抗抗體，4℃環境下孵育過夜，TBST洗2次，5 min/次，加入辣根過氧化物酶標記二抗IgG后室溫孵育50 min，TBST洗3次，5 min/次。將濾膜置于ECL顯色液中反應1 min，計算機掃描圖像，并由生物圖像分析系統進行分析處理。

1.5 統計分析

數據應用SPSS 22.0統計學軟件進行統計分析。經正態檢驗后，將正態分布的計量資料以均值±標準差（±s）表示，偏態分布的計量資料則采用中位數表示，計量資料數據組間比較采用t檢驗，重復測量資料采用單因素方差分析。計數資料以頻數表示，組間比較采用χ2檢驗或Fisher確切概率法加以分析。檢驗水準為α＝0.05，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 Morris水迷宮測試結果

術后3天兩組大鼠水迷宮實驗結果比較，DEX組有更多的大鼠能徑直游往平臺，定向能力明顯強于對照組（見圖1）。

圖1 Morris水迷宮軌跡圖

2.1.1 定位航行實驗結果 術后第3天、第7天DEX組大鼠潛伏期時長較對照組的潛伏期明顯降低，兩組間比較差異有統計學意義（P＜0.05）（見表1）。

表1 兩組大鼠術后水迷宮潛伏期時長的比較（±s）

表1 兩組大鼠術后水迷宮潛伏期時長的比較（±s）

P術后3天術后7天P DEX組33.5±2.1 25.2±1.9＜0.01對照組44.2±3.9 35.9±2.4＜0.01＜0.01＜0.01

2.1.2 空間探索實驗結果 術后第3天、第7天DEX組大鼠平臺穿越次數較對照組明顯上升，兩組間比較差異有統計學意義（P＜0.01）；組內不同時點比較，術后7天大鼠平臺穿越次數比術后3天明顯上升（P＜0.05）（見表2）。

表2 兩組大鼠術后水迷宮測試平臺穿越次數的比較（±s）

表2 兩組大鼠術后水迷宮測試平臺穿越次數的比較（±s）

DEX組3.1±0.7 3.7±0.6＜0.05對照組1.8±0.5 2.7±0.6＜0.05 P術后3天術后7天P＜0.01＜0.01

2.2 DEX對大鼠海馬相關蛋白的作用

與對照組比較，DEX組IBAI、β-actin蛋白的表達水平明顯降低（見圖2）。

圖2 Western blot結果圖

3 討論

麻醉和手術創傷誘發的中樞神經功能減退可引起POCD。記憶受損是POCD的核心癥狀。記憶的形成是一個時間依賴性過程，記憶形成必須經過時間強化，研究表明記憶的強化常常從記憶訓練結束開始，后續可持續數小時[6]，本研究在術前對受試大鼠進行了3天的水迷宮訓練，形成了一定的記憶基礎。

近年來實驗研究重點主要側重于對中樞神經系統炎癥通路激活后蛋白表達以及炎癥對中樞神經的損傷的研究[7]。此外，手術創傷引起POCD也是中樞神經損傷的重要表現。海馬區是負責學習記憶的主要部位，也是神經細胞最容易受損的部位，小膠質細胞內的核轉錄因子NF-κB，是多種信號傳導途徑的關鍵性轉錄因子，調控多種靶基因（細胞因子、轉錄因子及氧化應激相關酶等）的表達[8]。NF-κB平時存在于神經元細胞和神經膠質細胞內，處于非活性狀態，受多種因素刺激活化后，可發生磷酸化，解離后轉位入核，參與調節多種靶基因，活化小膠質細胞，激活其下游的炎癥因子信號通路，參與POCD的發生與進展[7]。POCD的發生發展與中樞神經系統小膠質細胞的異常活化有關，NFκB-MMP-9信號通路是介導小膠質細胞異常活化的重要通路，本研究通過Western blot測試了蛋白表達，提示右美托咪定通過降低大鼠海馬相關蛋白IBAI、βactin的表達，從而影響NF-κB-MMP-9信號通路的表達，進一步起到積極防治術后認知功能障礙的作用。

右美托咪定具有鎮靜、輔助鎮痛、抗焦慮作用，臨床證實其還具有抗炎、抗交感以及較輕的呼吸抑制的作用。有相關研究比較行髖關節手術的患者術中使用右美托咪定或丙泊酚輔助鎮靜對術后認知功能的影響，研究結果發現應用右美托咪定的患者術后早期發生認知功能障礙的發病率更低，術后能早期下床完成恢復功能訓練，加速康復，且出院時間更早，從而得出相關結論，即老年患者行髖關節置換手術，應用右美托咪定能加速改善患者的短期康復效果[9]。也有相關研究觀察右美托咪定對患者主觀睡眠質量的影響，結果顯示右美托咪定能縮短重癥監護室的治療時間，增加術后早期出院率，且未增加術后不良事件的發生[10]。另有研究顯示，術中應用七氟烷的患者，在麻醉恢復期會導致認知功能下降，具體發生機制可能與手術創傷應激、機體炎癥、免疫功能障礙、麻醉深度等有關，而在應用七氟醚的基礎上聯合使用右美托咪定，可減少麻醉藥七氟醚的用量，并且能降低術后認知功能障礙的發生率[11]。兒科患者行扁桃體切除術后最常見的不良事件是POCD，臨床特征以意識受損和思維模式紊亂為主[12]。有研究觀察到，扁桃體切除患兒應用右美托咪定，術后早期認知功能障礙患兒的血漿皮質醇水平發生了改變，且相關性分析結果表明，皮質醇水平與認知功能障礙風險呈負相關[13]。因此，研究結論認為右美托咪定的應用可降低患兒術后認知功能障礙的發生。Li等[14]的臨床研究發現，通過比較應用不同劑量的右美托咪定，患者POCD的發生率存在差異，劑量大的右美托咪定組POCD發生率明顯低于劑量低的右美托咪定組，說明右美托咪定臨床抗炎及腦保護作用與劑量存在相關性。水迷宮實驗是動物實驗中評估POCD的主要方法。

在動物實驗方面，有研究人員[15]建立POCD小鼠模型，結果顯示右美托咪定可降低小鼠海馬內炎癥因子的表達，包括IL-1β、TNF-α及細胞凋亡相關因子caspase-3，同時右美托咪定可減少相關蛋白的沉積，包括β淀粉樣蛋白（Aβ）、tau蛋白，行為學測試結果顯示右美托咪定能明顯改善小鼠術后的認知功能，從而提示海馬內炎性反應與神經細胞的凋亡可促進POCD的發生，加以證實右美托咪定對腦細胞有保護作用，且能降低神經炎癥反應[16]。本研究分別給予手術創傷模型大鼠腹腔注射右美托咪定和生理鹽水加以比較，可以從水迷宮實驗中看出右美托咪定明顯改善POCD。然而由于經費有限，本研究未完成相關炎性因子的測定和POCD關聯性較強的β淀粉樣蛋白（Aβ）、tau蛋白的檢測，后續研究中可以進一步完成。綜上所述，右美托咪定可以明顯改善大鼠術后的認知功能，但具體機制仍需要加以研究。