余毅等

[摘要] 目的 觀察乌司他丁对心脏联合瓣膜置换术患者血浆S100β蛋白及术后早期认知功能的影响，探讨其对脑损伤的影响。 方法 择期于我院行心脏联合瓣膜置换术患者40例随机分为两组各20例。实验组于麻醉诱导后静脉泵入乌司他丁1.2万U/kg，体外循环（CPB）预充液中加入0.6万U/kg，主动脉开放前5 min CPB加入0.6万U/kg；对照组给予等容量生理盐水。在麻醉诱导给药前（T1）、CPB开始后30 min（T2）、CPB结束后30 min（T3）、CPB结束后3 h（T4）、CPB结束后6 h（T5）及术后24 h（T6）测定血浆S100β蛋白浓度。采用简易智能状态量表（MMSE），于术前1 d及术后第2、7天对患者进行评分。 结果 实验组中T2～T6血浆S100β蛋白浓度明显低于对照组（P<0.05），实验组早期POCD发生率明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 乌司他丁的应用可以降低心脏联合瓣膜置换术后早期POCD发生率，具有脑保护作用。

[关键词] 心脏手术；S100β蛋白；乌司他丁；认知功能障碍

[中图分类号] R614.2 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2015）14-0074-04

[Abstract] Objective To observe the effects of ulinastatin on S100β protein and early post-operative cognitive function of the patients undergoing cardiac combined valve replacement surgery. To explore the effect of ulinastatin on brain injury. Methods A total of 40 patients who were undergoing cardiac combined valve replacement surgery electively in our hospital，were randomly divided into two groups， each of 20 cases. The patients of experimental group received ulinastatin 12000 U/kg after anesthesia induction by intravenously pumping， 6000 U/kg ulinastatin was added to the priming solution， and 6000 U/kg ulinastatin was given before 5 min of the aortic decamping.The patients of control group were given equal volume of physiological saline. Serum concentration of S100β protein were measured before administration of anesthesia induction（T1）， 30 min after CPB（T2）， 30min after the end of CPB（T3）， 3 h after the end of operation （T4）， 6 h after the end of operation （T5）， and 24 h after the end of operation （T6）. Patients were investigated by using mini mental state examination （MMSE） in 1 day before operation， 2 days after operation and 7 days after operation. Results Compared with control group， the concentration of S100β protein was lower in T2-T6 point of experimental group （P<0.05）. The incidence of POCD experimental group was significantly lower than that of control group， with statistical difference （P<0.05）. Conclusion The applications of the ulinastatin can reduce the incidence of early POCD. Ulinastatin can protect the brain.

[Key words] Cardiac surgery； S100β protein； Ulinastatin； Cognitive dysfunction

随着医疗水平的不断提高，体外循环（cardioplumonary bypass，CPB）术后心源性风险及其并发症发生的可能性大大降低，但脑损伤仍是威胁患者安全的主要因素之一，其中术后神经认知功能障碍（post-operative cognitive dysfunction，POCD）最为常见，发生率高达30%～65%[1]，术后7 d内发生的为早期POCD。乌司他丁（ulinastatin，尿胰蛋白酶抑制剂urlinary typsin inhibitor，UTI）是一种广谱的尿胰蛋白酶抑制剂，能抑制炎性介质释放。S100β蛋白主要分布于施旺细胞和神经胶质细胞内，有高度的脑部特异性。本研究主要通过乌司他丁的使用，观察其对S100β蛋白的影响，探讨其脑保护的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2014年1～12月在我院行二尖瓣+主动脉瓣联合瓣膜置换术的患者40例，按照NYHA分级标准术前心功能为Ⅱ～Ⅲ级，男24例，女16例，年龄40～65岁，体重43～65 kg。所选病例随机分为实验组和对照组，每组20例。排除标准：术前合并精神病和神经系统病史；严重肝肾功能不全；糖尿病；使用糖皮质激素和乌司他丁；颈动脉严重狭窄。所有入选患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 麻醉、手术及体外循环方法 做好术前宣教，减轻术后清醒紧张感。均采用静吸复合全麻，采用外周静脉推注咪达唑仑0.05 mg/kg、芬太尼10 μg/kg、依托咪酯0.3 mg/kg、顺阿曲库铵0.5 mg/kg进行麻醉诱导，后行气管插管接麻醉机实施机械通气，采用相同的麻醉维持方法。均采用Jostra体外循环机以及Medtronic膜式氧合器，常规进行體外循环。均采用正中切口开胸，常规建立CPB，采用经左右冠状动脉开口直接灌注冷血停搏液，经右房-房间隔切口，切除二尖瓣，带垫片间断褥式缝合法置入机械瓣，经主动脉切口，切除主动脉瓣，带垫片间断褥式缝合法置入机械瓣。关闭房间隔及主动脉切口后，开放升主动脉并排气，关闭右房切口，开放上下腔静脉，心脏复跳满意，血流动力学稳定后停止CPB，彻底止血，逐层关胸。

1.2.2 UTI给药方法 实验组于麻醉诱导后静脉泵入乌司他丁（广东天普生物化学制药有限公司，03141 0064）1.2万U/kg，15 min内泵完，CPB预充液加入乌司他丁0.6万U/kg，主动脉开放前5 min，体外循环机中加入乌司他丁0.6万U/kg；对照组给予等容量生理盐水。

1.2.3 采集标本和监测指标 分别选取6个时间点（T1～T6）抽取两组的颈静脉球血液标本，并进行分离后保存于-70℃冰箱待测，其中T1指麻醉诱导给药前，T2指CPB开始后30 min，T3指CPB结束30 min，T4指CPB结束后3 h，T5指CPB结束后6 h，T6指术后24 h。同时进行血气分析，记录红细胞压积（Hct）。采用酶联免疫吸附法（ELISA法）测定血清S100β蛋白的浓度。对所测血液样本数值按以下公式进行矫正：矫正值=实际测定值×（术前红细胞压积/采样时红细胞压积），从而排除血液稀释对测定值造成的影响。采用简易智能状态量表（MMSE）分别于术前1 d及术后第2、第7天对两组患者进行评分，并判断是否发生早期POCD。

1.3 统计学方法

采用SPSS16.0软件对数据进行统计分析。采用两样本t检验分析两组基本情况及手术情况，采用两样本t检验比较实验组和对照组各个时间点S100β蛋白浓度的差异，通过重复测量的方法分析两组患者S100β蛋白值随时间的变化是否存在差异，采用χ2检验比较两组POCD发生率的差异，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较

两组患者在年龄、体重、升主动脉阻断时间、CPB时间、左室射血分数及气管插管时间等方面差异均无统计学意义（P>0.05）。见表1。

2.2 两组S100β蛋白值比较

两组S100β蛋白值均是在T3最高，除T1外，对照组从T2～T6 S100β蛋白值均高于实验组（P<0.05）。见表2。

2.3 两组患者S100β蛋白值随时间的变化比较

通过重复测量的方法分析两组患者S100β蛋白值随时间的变化是否存在差异。S100β蛋白值球形检验结果为P<0.001，不满足协方差矩阵球对称的条件，需对结果进行校正，采用Greenhouse-Geisser方法校正后的分析结果见表3；时间因素F值是335.344，P<0.001，差异有统计学意义，表明在不同时间点S100β蛋白的值不同；处理因素（UTI的使用）F值是15.775，P<0.001，差异有统计学意义，表明至少在一个时间点上实验组和对照组的S100β蛋白值不同。

2.4 两组POCD发生情况比较

两组POCD发生率比较差异有统计学意义（P<0.05），实验组POCD的发生率低于对照组。见表4。

3 讨论

针对心脏CPB术后脑损伤的机制，多数学者认为与以下几方面相关：脑血管栓塞、异常灌注、温度的改变、炎症因素，根据Basel Ramlawi等关于POCD的报告显示心脏手术特别是CPB造成的炎性因子释放是造成POCD的关键因素[2]。CPB可以通过多个途径直接激活炎症反应，其导致的炎性反应分为早期和晚期两个阶段[3]，CPB不断地引起促炎因子以及抗炎因子的产生，促炎因子的代表有TNF-α、IL-6等，抗炎因子的代表是IL-10等。研究发现升高的IL-6水平与术后认知功能损害密切相关[4]。S100蛋白含有两个不同的亚单位，即α和β亚单位，它们以不同方式组合为不同的二聚体，含有β亚单位的二聚体称作S100β蛋白，正常成人S100β蛋白血清浓度小于0.2 μg/L，超过0.5 μg/L则是病理性的。S100β蛋白性质稳定，其检测不受肝素、鱼精蛋白和异丙酚等药物影响[5]，也不受溶血和温度的影响，可确保检测结果的可靠性和准确性。CPB后炎症反应引起级联反应，导致脑功能的迟发性障碍或者脑细胞的死亡，并激活凋亡基因造成脑细胞凋亡，导致S100β蛋白不间断释放[5]。多项报道指出CPB后中枢神经系统的损伤水平可以通过血清中的S100β蛋白浓度的改变来体现，它可以为心脏外科医生提供关于中枢神经系统损伤的依据，并且具有良好的敏感性和可靠性[6]。POCD可通过手术前后认知功能评测诊断[7]，本研究采用的是MMSE量表，有研究显示MMSE对POCD的诊断具有较高的准确性和特异性，分别是85.6%和85.1%，所以MMSE已经成为可靠的并且广泛使用的判断工具。

UTI是一种广谱的尿胰蛋白酶抑制剂，有两个活性功能区，两个功能区不完全重叠且有多种酶的结合位点。有报告显示[8]，UTI可以对多种酶的功能起到抑制作用，并能够稳定溶酶体膜，抑制黏附分子的表达及炎性介质释放，在一定程度上减轻了CPB对人体所带来的不良影响。本研究UTI采用的使用剂量总量为2.4×104 U/Kg，使用方法主要参考于金贵等[9]的研究。本研究观察到两组S100β蛋白在T2-T5时点明显升高，于T3（CPB结束术后30 min）达高峰，后逐渐回落，在T2～T6各时点实验组S100β蛋白含量较对照组明显减低，同时观察到POCD发生率实验组明显低于对照组，提示UTI的使用降低S100β蛋白含量并降低POCD的发生率。

综上所述，UTI的使用能够降低早期POCD的发生率，具有脑保护作用，可能与它抑制炎症介质的释放有关。CPB后炎症反应引起的中枢神经细胞形态、功能、代谢改变在POCD的发生中起到重要作用。促炎因子可以通过不同途径进入脑组织：（1）通过可饱和转运机制，穿过血脑屏障进入脑；（2）通过相对薄弱的脉络丛部位以及室周区的血脑屏障扩散如脑组织[10]；（3）通过迷走神经激活脑组织的炎症反应。有研究表明[11]，在外周静脉给予细菌脂多糖后，可发现脑干及中枢神经系统海马中IL-1及IL-6的表达增加，切断迷走神经后，這种作用消失。（4）激活脑组织的免疫细胞，产生新的促炎因子。关于外周炎性因子进入脑组织所依赖的途径机制更为深入的认识则需要进一步的研究。在临床实践中，我们发现年龄大于60岁的老年患者发生POCD的机率高于年轻的患者。有动物实验同样发现，在老年组实验对象的手术后促炎因子的水平及升高维持状态明显高于年轻组[12]。亦有实验研究发现老年大鼠脑组织中，小胶质细胞对炎症调节反应性较差，导致CNS炎症反应放大[13]。

本研究提示UTI具有一定的脑保护作用，相关研究也支持这一观点[14]。大部分研究证明围手术期的抗炎治疗对患者手术后的认知功能具有保护作用[15]，本研究在另一方面也验证了炎症反应在体外循环术后POCD发生机制中的重要作用，可以为临床提供一定的参考。但POCD的发生极有可能是由多种机制共同参与的复杂过程[16]，明确阐明其发生机制，值得更多的研究去探究。

[参考文献]

[1] Murkin JM. Attenuation of neurolongic injury during cardiac surgery[J]. Ann Thorac Surg，2001，72（5）：S1838-S1844.

[2] Basel Ramlawi MD，James L，Rudolph MD，et al. C-reactive protein and inflammatory response associated to neurocognitive decline following cardiac surgery[J]. Surgery，2006，140（2）：221-226.

[3] Augoustides JG. The inflammatory response to cardiac surgery with cardiopulmonary bypass：Should steroid prophylaxis be routine？[J]. Cardiothorac Vasc Anesth，2012， 26（5）：952-958.

[4] Judith A，Gandhi SD，Iqbal Z，et al. Elevated postoperative inflammatory biomarkers are associated with short-and medium-term cognitive dysfunction after coronary artery[J].Surgery J Anesth，2011，25（1）：1-99.

[5] Newcomb JK，Zhao X，Pike BR，et al. Temporal profile of apoptotic-like changes in neurons and astrocytes following controlled cortical impact injury rat[J]. Exv Neurol，1999， 158（1）：76-88.

[6] Ueno T，Iguro Y，Yamamoto H，et al. Serial measurement of serum s-100B protein as a marker of cerebral damage after cardiac surgery[J]. Ann Thorac Surg，2003，75：1892-1897.

[7] 郭安梅，张万江，郭素香. 术后认知功能障碍的评判方法与评判标准[J]. 国际麻醉学与复苏杂志，2012，33（1）：46-48.

[8] Ren B，Wu H. Zhu J，et al.Ulinatin attenuates lung ischemia-reperfusion in injury in rats by inhibiting tumor necrosis factor alpha[J]. Transplan Proc，2006，38 （9）：2777-2779.

[9] 于金贵，周广利，孟冬梅，等. 乌司他丁对心脏直视手术患者围体外循环期炎症细胞因子和氧自由基的影响[J]. 中华麻醉学杂志，2001，21（3）：724-726.

[10] Muldoon LL，Alvarez JI，Begley DJ，et al. Immunologic privilege in the central nervous system and the blood-brain barrier[J].J Cereb Blood Flow Metab，2013，33（1）：13-21.

[11] Di FM，Chiasserini D，Gardoni F，et al. Effects of central and peripheral inflammation on hippocampal synaptic plasticity[J]. Neurobiol Dis，2013，52：229-236.

[12] Krstie D，Madhusudan A，Doehner J，et al. Systemic immune challenges trigger and drive Alzheimer-like neuropathology in mice[J]. J Neureinflammation，2012，9：151.

[13] Norden DM，Godbout JP. Review：Microglia of the aged brain：Primed to be activated and resistant to regulation[J].Neuropathol Appl Neurobiol，2013，39（1）：19-34.

[14] Shu Y，Yang Y，Qiu W，et al. Neuroprotection by ulinastatin in experimental autoimmune encephalomyelitis[J]. Neurochem Res，2011，36（11）：1969-1977.

[15] 储勤军，谢广伦，贾真. 乌司他丁对行开腹大手术老年患者术后炎症因子和认知功能的影响[J]. 细胞与分子免疫学杂志，201l，27（4）：446-447.

[16] 胡江，闻大翔，杭燕南. 术后认知功能障碍发病机制研究进展[J]. 国际麻醉学与复苏杂志，2011，32（4）：470-473.

（收稿日期：2015-03-16）