呼氣末二氧化碳分壓與異丙酚靜脈麻醉下老年大鼠容量反應的相關性

劉戰 楊明 劉紅梅 張穎 張蘭

（1 德陽市第二人民醫院,四川 德陽 618000;2 綿陽市四〇四醫院）

目前我國老齡化問題嚴重，老年患者在全部的外科手術患者中所占的比例也逐漸提升〔1，2〕。根據統計結果表明，目前在我國老年患者中，麻醉數量所占比例為全部麻醉數量15%～20%〔3，4〕。隨著年齡的不斷增加，心肌重構，心臟收縮及舒張的順應性變弱，可以提供給心臟收縮的能量逐漸變差，從而引發心功能的降低〔5〕。隨著機體衰老，其呼吸系統的變化也不容忽略，這也是對老年患者手術麻醉造成影響的關鍵因素〔6，7〕。老年患者的肺纖維組織一般會出現增生，呼吸肌較為無力，胸腔容積出現變窄等，從而引發老年患者的肺順應性變弱〔8〕。外科手術麻醉過程中監測患者呼氣末二氧化碳分壓（Pet-CO2）已經作為一種臨床手術麻醉過程中的常用監測手段〔9，10〕。本研究擬通過觀察PetCO2與異丙酚靜脈麻醉下老年患者容量負荷試驗中的變化，評價其對容量反應性的預測價值，并研究其對大鼠認知功能的影響。

1 對象與方法

1.1 實驗動物 22 月齡老齡SD 大鼠，于動物科技學院實驗動物養殖場（生產許可證SCXK 湘2006-0001）進行訂購，體重均在550～620 g。飼養條件:溫度為（22±1）℃，相對濕度為40%～50%，自然晝夜不進行直接光照。通過穿梭箱回避實驗，篩選出20 只學習記憶能力正常的大鼠，隨機分為對照組及觀察組各10 例。

1.2 模型建立 將觀察組大鼠放置到麻醉箱內5 min，再將誘導狀態的大鼠，放置到自制的拱形氣管插管臺上，根據經口明視氣管插管的方案，將14G靜脈套管通過鋼絲引導插入到大鼠的氣管中。麻醉過程中維持大鼠PetCO2在30～40 mmHg 的范圍內。麻醉誘導:采取快速誘導麻醉，通過口明視氣管內插管；麻醉維持:靶控輸注異丙酚，血漿靶濃度為2～5 μg/ml，進行靶控瑞芬太尼輸注，血漿靶濃度為2～6 ng/ml，維持大鼠的血壓在術前水平±20 mmHg的范圍內，異丙酚及瑞芬太尼分別每次增減0.5 μg/ml及0.5 ng/ml，腦電雙頻指數（BIS）維持在40～60 的范圍內，間斷進行肌松劑維庫溴銨的給予。觀察組對鎮靜評分進行監測并評估，若鎮靜評分低于Ramsay 4 分，則根據0.5 mg/kg 的劑量給病人進行靜脈注射，并在維持基礎劑量的基礎上提升一半的量繼續進行泵入，鎮靜評分維持在Ramsay 4分1 h。兩組根據被動抬腿試驗（PLR）進行容量反應性的評價。

1.3 觀察指標

1.3.1 血流動力學指標 在不同時期記錄兩組大鼠的心率（HR）、中心靜脈壓（CVP）、收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、平均動脈壓（MAP）、心排血指數（CI）及每搏輸出量（SV）。

1.3.2 大鼠認知功能的測定 完成麻醉后1 d 開始對各組大鼠進行認知功能測定。采用ZH0065 型Morris 水迷宮系統對認知進行測定，共5 d，前4 d 采取定位航行方法，第5 天采取空間探索實驗。將兩組大鼠從一個固定入水點面向池壁放到水中，逃避潛伏期為記錄120 s 內尋找平臺的時間，讓大鼠在平臺上停留30 s，如果120 s 內沒有找到，將其引到平臺停留30 s。在第5 天時將隱匿于水中的平臺撤去，將大鼠從固定點放到水中，對120 s 內大鼠游過前期放置平臺所在象限的次數及其在平臺所在象限的停留時間進行記錄。

1.3.3 大鼠海馬內丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）含量及海馬樹突棘密度的測定 隨機取4只大鼠進行處死，在冰臺上進行海馬的分離，采用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）對海馬內MDA 和SOD 的含量進行測定。將剩余的6 只大鼠處死后，采用Golgi 染色法對大鼠海馬樹突棘密度進行測定。

1.3.4 各組海馬 N-甲基 D-天冬氨酸受體（NMDAR）、NRI 及NR2B mRNA 表達的測定 采用RT-PCR 法測定海馬NMDAR、NRI 和NR2B mRNA的表達。NMDAR 上游引物:5′-CACAGGAGAGGGTAAACAACAGC-3 ′，下游引 物:5 ′-GAATCGCCCAAAGGGACTGAACC-3′，擴增片段長度為311 bp；NRI 上游引物:5′-AATGACCCCAGGCTCAGAAAC-3′。下游引物:5′-TGAAGCCTCAAACTCCAGCAC-3′，擴增片段長度為201 bp；NR2B 上游引物:5′-TGCACAATrACTCCTCGACG-3′，下游引物:5′-TCCGAlTrCTrCTGAGCC-3′，擴增片段長度為222 bp；β-actin 上游引物:5′-ATCTGGCACCACACCTTC-3′，下游引物:5′-AGCCAGGTCCAGACGCA-3′，擴增片段長度為291 bp。根據Trizol 法進行海馬總RNA 的提取，通過逆轉錄合成cDNA。擴增條件:NMDAR 94℃預變性3 min，94℃40 s，55℃40 s，72℃50 s，35 個循環后72℃延伸5 min；NRI 95℃預變性5 min，94℃30 s，55℃30 s，72℃30 s，40 個循環后72℃延伸5 min；NR2B 95℃預變性5 min，95℃50 s，55℃1 min，72℃1 min，35 個循環后72℃延伸5 min。

1.4 統計學分析 采用SPSS20.0 軟件進行方差分析，LSD-t檢驗，χ2檢驗。

2 結果

2.1 兩組在Ramsay 4 分時血流動力學比較 在對照組中，PLR 能夠導致CVP 明顯升高（P＜0.05），HR、SBP、DBP、MAP、CI 無明顯改變（P＞0.05），而觀察組PLR 能夠導致CVP、SBP、DBP、MAP、CI 明顯升高（P＜0.05），HR 無明顯變化（P＞0.05），見表1。

表1 兩組在Ramsay 4 分時血流動力學比較(,n=10)

表1 兩組在Ramsay 4 分時血流動力學比較(,n=10)

2.2 兩組SV 比較 兩組PLR 均明顯提升SV，且觀察組SV 明顯高于對照組（P＜0.05），見表2。

表2 兩組SV 比較(,n=10,ml)

表2 兩組SV 比較(,n=10,ml)

與Ramsay 基線比較:1）P＜0.05

2.3 兩組鎮靜前后的容量分布率 觀察組大鼠鎮靜后容量有反應性亞型的比例增加幅度明顯高于對照組（P＜0.05），鎮靜前，兩組容量有反應性亞型比例比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

表3 兩組鎮靜前后的容量分布率〔n(%),n=10〕

2.4 兩組水迷宮行為學指標變化 與對照組相比，觀察組游泳路程和逃避潛伏期明顯延長，穿越平臺次數及平臺所在象限停留時間明顯縮短（P＜0.05），見表4。

表4 兩組水迷宮行為學指標變化(,n=10)

表4 兩組水迷宮行為學指標變化(,n=10)

2.5 兩組海馬內MDA 和SOD 含量及神經元樹突棘密度變化 與對照組比較，觀察組海馬內MDA含量明顯升高，SOD 含量及樹突棘密度明顯下降（P＜0.05），見表5。

表5 兩組海馬內MDA、SOD 含量及神經元樹突棘密度變化(,n=10)

2.6 兩組海馬NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表達比較 與對照組比較，觀察組NMDAR mRNA 表達明顯上調（P＜0.05），NRI 和NR2B mRNA 表達差異均無統計學意義（P＞0.05），見表6，圖1～3。

表6 兩組海馬NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表達的比較(,n=10)

表6 兩組海馬NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表達的比較(,n=10)

圖1 RT-PCR 檢測各組大鼠海馬NMDAR mRNA 表達

圖2 RT-PCR 檢測各組大鼠海馬NRI mRNA 表達

圖3 RT-PCR 檢測各組海馬NR2B mRNA 表達

3 討論

容量反應性是一種心臟對容量負荷后產生的應激性反應，關鍵是由靜脈回流狀況及心功能狀況決定〔11，12〕。臨床診斷一般是通過HR、血壓及體溫等指標進行判斷，很多研究結果表明，這些指標都具有一定的缺陷性，不能準確地對容量反應性做出判斷〔13，14〕。老年患者的病情大部分都比較復雜，且存在一些其他疾病，因此在給老年患者的麻醉和鎮靜通常考慮選擇安全及易清醒的方案。鎮靜的作用機制是減緩靜脈回流的速率，進而對容量反應造成性干擾，PetCO2與異丙酚存在擴張血管的效果〔15〕。異丙酚具有較強的擴張血管效果，可以明顯地降低患者的舒張壓，且可以作用于K+通道，起到擴張血管的效果，而且在較低的劑量下依舊可以發揮該藥效〔16〕。本研究發現異丙酚可以降低血壓，減少外周血管阻力，提升靜脈回流速度，另外PetCO2與異丙酚進行靜脈麻醉，起到鎮靜效果的同時，也會對血流動力學產生一定的影響，減緩靜脈回流，但對心肌收縮力造成的影響很小或者沒有造成影響。

本研究檢測水迷宮行為學發現，兩組大鼠麻醉期間生理指標均在正常范圍之內，沒有低血糖的現象發生，能夠排除生理性干擾造成的影響。異丙酚目前廣泛應用于老年患者的臨床麻醉中。研究發現異丙酚可以通過提升腦內β 淀粉樣單體寡聚化的作用進而導致海馬內tau 蛋白過度磷酸化，引發其失去生理功能，進而引起術后認知功能障礙（POCD）的出現，同時，異丙酚也能夠激活內皮細胞鈣依賴蛋白酶導致大量氧自由基的產生。突觸可塑性障礙都可以引發認識功能障礙的產生，樹突表面的樹突棘是產生突觸的具體位點，在神經元信息傳遞及加工中具有十分關鍵的作用，異丙酚能夠對突觸后膜乙酰膽堿突觸的傳遞產生抑制，從而減少了突觸可塑性。本研究結果顯示觀察組大鼠麻醉后產生了十分嚴重的認知功能障礙，與前人研究〔17〕結果一致。

中樞神經系統新近記憶轉為長期記憶的關鍵步驟之一是海馬神經元突觸可塑性及NMDAR 是長時程增加的構建。NRI 是維持NMDAR 功能完整性不能缺少的亞基，其功能差異又會受到不同NR2 亞基的調控。對海馬CAI 區錐體神經元NRl 基因進行敲除，會引發大鼠出現空間學習記憶缺陷。而NR2B 基因進行敲除，小鼠記憶能力明顯降低，移植轉染NR2B 基因的細胞能夠增強小鼠的記憶能力。研究表明海馬NNDAR、NRI 和NR2B mRNA 表達下調與衰老導致的認知功能退化具有直接關系。異丙酚能夠對大鼠皮層神經元NMDA 門控電流進行抑制，從而抑制NMDAR 作用。本研究結果說明Pet-CO2與異丙酚靜脈麻醉下的大鼠認知功能會減退。