腦脊液膽堿能生物標(biāo)志物與老年患者術(shù)后譫妄的相關(guān)性

謝春暉 郭雨微 林旭 王彬 劉晨 李肖璇 董瑞 王明山 于新娟 畢燕琳

（1 濰坊醫(yī)學(xué)院麻醉學(xué)院,山東 濰坊 261053;青島大學(xué)附屬青島市市立醫(yī)院 2 麻醉科;3 臨床研究中心）

術(shù)后譫妄（POD）常見(jiàn)癥狀包括意識(shí)清晰度下降、視幻覺(jué)、思維混亂、定向和記憶障礙、睡眠周期紊亂等〔1〕，臨床發(fā)生率4%～70%〔2〕，而接受關(guān)節(jié)置換手術(shù)的發(fā)生率為17%〔3〕。神經(jīng)遞質(zhì)功能障礙可能是POD 發(fā)生的主要致病基礎(chǔ)，其中膽堿能系統(tǒng)尤為重要〔4〕。膽堿能抗炎通路是影響和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的神經(jīng)回路，其刺激迷走神經(jīng)可釋放乙酰膽堿（ACh），由參與學(xué)習(xí)與認(rèn)知的膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（ChAT）、乙酰膽堿酯酶（AChE）和丁酰膽堿酯酶（BuChE）維持動(dòng)態(tài)平衡〔5〕。本課題組前期基礎(chǔ)研究表明POD 小鼠海馬膽堿能抗炎通路可能與POD發(fā)病機(jī)制有關(guān)〔6〕，α7nAChR 拮抗參與了脛骨骨折老齡大鼠POD 的形成〔7〕。同時(shí)最新研究表明中樞膽堿能退行性變參與POD 的發(fā)生發(fā)展〔8〕，又有臨床研究表明術(shù)前血漿膽堿酯酶活性較低的患者更常被診斷為POD〔9〕，而腦脊液生物標(biāo)志物比血漿更具有臨床意義及診斷價(jià)值〔10〕。本研究擬探討腦脊液膽堿能生物標(biāo)志物與老年患者POD 的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究已獲醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理審批號(hào):2018 臨審Y 字第110 號(hào)），申請(qǐng)并完成中國(guó) 臨床實(shí) 驗(yàn)注冊(cè)（注冊(cè)號(hào):ChiCTR1900023729），并在患者及其家屬知情同意情況下簽署知情和自愿配合調(diào)查同意書(shū)。選擇2018 年7 月至2019 年9 月?lián)衿谠诩棺?硬膜外聯(lián)合阻滯下行膝/髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者193 例，年齡65～85 歲，體重50～80 kg，美國(guó)麻醉師協(xié)會(huì)（ASA）分級(jí)Ⅰ～Ⅲ級(jí)，受教育程度能夠完成術(shù)前認(rèn)知功能測(cè)試。排除標(biāo)準(zhǔn):①中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染，頭部創(chuàng)傷，癲癇，多發(fā)性硬化或其他主要神經(jīng)系統(tǒng)疾?。虎谥饕睦碚系K（如抑郁癥、譫妄等）；③可能影響生物標(biāo)志物在腦脊液中水平的嚴(yán)重系統(tǒng)疾?。ㄈ鐞盒阅[瘤等）；④遺傳病家族史；⑤長(zhǎng)期服用精神類藥物、類固醇類藥物、激素藥物；⑥近期有重大手術(shù)史；⑦嚴(yán)重視力和聽(tīng)力障礙；⑧術(shù)前凝血功能異常；⑨術(shù)前簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表（MMSE）＜23 分。收集患者年齡、術(shù)前血糖、合并疾病（如高血壓、冠心病、糖尿病等）、手術(shù)史、吸煙史和輸血史等詳細(xì)病史資料。最終納入者166例，POD 26 例（15.67%），POP 組和非POP 組一般資料（除年齡外）差異不顯著（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組一般資料比較()

表1 兩組一般資料比較()

1.2 麻醉方法 術(shù)前常規(guī)禁飲食，均不使用術(shù)前用藥。入室后建立外周靜脈通道，連接心電監(jiān)測(cè)儀，常規(guī)監(jiān)測(cè)心電圖（ECG）、血氧飽和度（SpO2）、血壓（BP）。所有受試者均行脊椎-硬膜外聯(lián)合阻滯，體位選擇側(cè)臥位，選擇L3～4 間隙穿刺，蛛網(wǎng)膜下腔穿刺成功后，抽取腦脊液2 ml（離心去沉淀后-80℃冷凍保存）。注入1%羅哌卡因2.0 ml+0.9%生理鹽水1 ml 的混合液2.0～2.5 ml，給藥時(shí)間為30 s，恢復(fù)仰臥位后麻醉平面控制在T8～10，麻醉平面不足時(shí)硬膜外補(bǔ)充2%利多卡因3～5 ml。術(shù)中常規(guī)面罩吸氧4 L/min，若收縮壓（SBP）＜90 mmHg 或降低超過(guò)基礎(chǔ)值的20%時(shí)靜脈注射麻黃堿2 mg 以穩(wěn)定BP 水平；若心率（HR）＜50 次/min，靜脈注射阿托品0.2 mg 以穩(wěn)定HR。術(shù)后均采用患者自控靜脈鎮(zhèn)痛（PCIA）〔諾揚(yáng)10 mg+賽格恩5 mg+0.9%生理鹽水稀釋至100 ml，后維持視覺(jué)模擬評(píng)分法（VAS）評(píng)分＜5 分〕。術(shù)畢送入恢復(fù)室，觀察30 min 患者無(wú)異常后，回病房后繼續(xù)監(jiān)測(cè)生命體征，持續(xù)低流量1～2 L/min吸氧。手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)于240 min，出血量大于全身血容量10%的患者排除本研究。

1.3 指標(biāo)檢測(cè) 分光光度法檢測(cè)腦脊液中ChAT活性步驟:（1）測(cè)定管和空白管均加試劑一52.5 μl+試劑二2.5 μl+試劑三5.0 μl+試劑四5.0 μl+試劑五5.0 μl+試劑六5.0 μl，混勻，37℃水浴預(yù)溫5 min。（2）測(cè)定管+待測(cè)樣本10 μl，空白管+煮沸的待測(cè)樣本（離心冷凍保存后）10 μl。（3）混勻，37℃水浴20 min，100℃沸水水浴2 min 終止反應(yīng)。（4）測(cè)定管和空白管均加425 μl 蒸餾水，混勻，4 000 r/min×10 min 離心后取上清液進(jìn)行顯色反應(yīng)。（5）測(cè)定管和空白管分別加上清液450 μl+試劑七10 μl，混勻，靜置15 min，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)324 nm，用1 cm 光徑，2 mm 內(nèi)徑的石英比色皿，蒸餾水調(diào)零，測(cè)定各管吸光度（ChAT 活性試劑盒貨號(hào)A079-2）；分光光度法檢測(cè)腦脊液中AChE、BuChE活性步驟:（1）空白管加入0.1 ml 雙蒸水+0.5 ml底物緩沖液+0.5 ml 顯色應(yīng)用液，標(biāo)準(zhǔn)管加0.1 ml標(biāo)準(zhǔn)品應(yīng)用液+0.5 ml 底物緩沖液+0.5 ml 顯色應(yīng)用液，測(cè)定管加0.1 ml（離心冷凍保存后）樣本+0.5 ml底物緩沖液+0.5 ml 顯色應(yīng)用液，對(duì)照管加0.5 ml底物緩沖液+0.5 ml 顯色應(yīng)用液。（2）混勻，37℃準(zhǔn)確反應(yīng)6 min。（3）四管均加入抑制劑0.03 ml+透明劑0.1 ml，對(duì)照組加入0.1 ml 樣本。（4）混勻，靜置15 min，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)412 nm，0.5 cm光徑，雙蒸水調(diào)零，測(cè)定各管吸光度值（BuChE 活性試劑盒貨號(hào):A025，AChE 活性試劑盒貨號(hào)A024）。

1.4 評(píng)估方法 采用美國(guó)精神疾病協(xié)會(huì)的精神疾病診斷和統(tǒng)計(jì)手冊(cè)（第四版）（DSM-Ⅳ）制定的標(biāo)準(zhǔn)，用CAM 法作為POD 的評(píng)估診斷工具〔11〕。以上術(shù)前、術(shù)后相關(guān)評(píng)估均由同一名醫(yī)生完成。

1.5 分析指標(biāo) 分析患者性別、年齡、術(shù)前血糖、糖尿病、冠心病、高血壓、手術(shù)史和輸血史及術(shù)前腦脊液中ChAT、AChE 和BuChE 活性。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS19.0 軟件進(jìn)行χ2、t檢驗(yàn)、Logistic 回歸分析。

2 結(jié)果

2.1 兩組腦脊液生物標(biāo)志物活性比較 兩組ChAT、AChE 和BuChE 活性差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。見(jiàn)表2。

表2 兩組腦脊液生物標(biāo)志物活性的比較(,U/ml)

表2 兩組腦脊液生物標(biāo)志物活性的比較(,U/ml)

2.2 腦脊液標(biāo)志物與POP 關(guān)系的Logistic 回歸分析 將腦脊液中ChAT、AChE 和BuChE 活性分別進(jìn)行Logistic 回歸，腦脊液中ChAT 活性升高、AChE 活性降低和BuChE 活性降低與POD 相關(guān)；在校正其他POD 相關(guān)影響因素后，ChAT 活性升高、AChE 活性降低和BuChE 活性降低仍與POD 具有相關(guān)性（均P＜0.001）。見(jiàn)表3。

表3 腦脊液生物標(biāo)志物與POP 關(guān)系的Logistic 回歸分析

3 討論

POD 作為術(shù)后嚴(yán)重并發(fā)癥之一，臨床發(fā)生率較高，常導(dǎo)致康復(fù)延遲、住院時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)、醫(yī)療費(fèi)用增加和病死率增高，甚至可能發(fā)展為永久性認(rèn)知功能障礙〔12〕。本研究POD 發(fā)生率與既往相關(guān)研究結(jié)果基本相符〔2，3〕。POD 的發(fā)病機(jī)制目前仍不明確，而膽堿能學(xué)說(shuō)是其重要發(fā)病機(jī)制之一。膽堿能抗炎通路是影響和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的神經(jīng)回路，其刺激迷走神經(jīng)可釋放ACh，由參與學(xué)習(xí)與認(rèn)知的ChAT、AChE和BuChE 維持動(dòng)態(tài)平衡〔5〕。隨著年齡增長(zhǎng)，膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)的退化會(huì)導(dǎo)致阿爾茨海默病（AD）的發(fā)生，通過(guò)對(duì)腦脊液分析確定患有AD 的老年人術(shù)后會(huì)增加發(fā)生POD 的風(fēng)險(xiǎn)〔13〕。

本研究表明年齡是POD 的影響因素。受試者年齡均在65～85 歲，則說(shuō)明年齡＞65 歲是POD 的影響因素。同時(shí)也有研究證明，盡管POD 可在任何年齡段中發(fā)生，但高齡仍是POD 的高危因素，POD的發(fā)生率隨年齡增長(zhǎng)而增加〔14〕。高齡患者常伴隨著認(rèn)知功能和自身儲(chǔ)備功能的下降，而這也是高齡患者易發(fā)生術(shù)后譫妄及其他不良后果的原因〔15〕。既往研究結(jié)果顯示，術(shù)前血糖和糖尿病也是POD 的危險(xiǎn)因素〔16，17〕，但本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果不符，兩者是否為POD 的危險(xiǎn)因素還有待大樣本試驗(yàn)進(jìn)一步研究證實(shí)。POD 患者在手術(shù)前血漿膽堿酯酶活性顯著降低，這表明靜息狀態(tài)下膽堿酯酶的改變是POD 的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志〔9〕。本研究結(jié)果與既往相關(guān)研究結(jié)果相符〔9〕。

乙酰膽堿合成酶（ChAT）活性上調(diào)，可加強(qiáng)中樞膽堿能系統(tǒng)，減輕中樞炎性反應(yīng)程度并改善POD 的癥狀〔18〕；術(shù)前腦脊液中低活性AChE 與POD 相關(guān)，而大腦內(nèi)膽堿能系統(tǒng)功能和人體覺(jué)醒、注意力、記憶力、感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能等有關(guān)，由于老年人大腦功能進(jìn)行性退化，腦內(nèi)乙酰膽堿合成相對(duì)減少，老年人術(shù)后更易發(fā)生POD〔19〕；術(shù)前腦脊液中低活性BuChE 與POD 相關(guān)，同時(shí)有研究表明，POD 患者BuChE 活性明顯低于非POD 患者，提示BuChE 活性降低可作為POD 的危險(xiǎn)因素，BuChE 活性下降可能是老年患者非心臟手術(shù)POD 的危險(xiǎn)因素〔20〕。既往研究表明，POD 患者在手術(shù)前血漿膽堿酯酶活性顯著降低，這表明靜息狀態(tài)下膽堿酯酶的改變是POD 的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志〔9〕，而腦脊液生物標(biāo)志物比血漿更具有臨床意義及診斷價(jià)值〔10〕。因此與探究術(shù)前血漿膽堿酯酶活性變化的研究相比，本研究創(chuàng)新點(diǎn)不僅在于選擇更具臨床意義及診斷價(jià)值的術(shù)前腦脊液進(jìn)行研究，而且對(duì)腦脊液中ChAT 活性進(jìn)行分析；同時(shí)將膽堿酯酶分為AChE、BuChE 進(jìn)行活性分析，發(fā)現(xiàn)腦脊液膽堿能生物標(biāo)志物高活性ChAT、低活性AChE 和BuChE 與老年患者POD相關(guān)。