老年患者全髋关节置换术后早期认知功能障碍与炎症关系的研究

李航 吕蕾 邵军进

老年患者全髋关节置换术后早期认知功能障碍与炎症关系的研究

李航 吕蕾 邵军进

目的 探讨老年患者全髋关节置换术后早期认知功能障碍（POCD）的发生机制。方法 选择接受择期单侧全髋关节置换术的老年患者38例，应用简易精神状态量表（MMSE）对患者的认知功能进行评定，根据是否发生POCD分为POCD组17例和非POCD组21例，检测并比较术前及术后1d外周血IL-6、TNF-α和外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞的水平。结果 POCD组及非POCD组术后1d的TNF-α及IL-6水平均高于术前，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；POCD组术后TNF-α及IL-6水平均明显高于非POCD组，差异有统计学意义（P＜0.05）；POCD组术后外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率明显低于术前，差异有统计学意义（P＜0.05）。非POCD组术后外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率与术前比较无统计学差异（P＞0.05）。POCD组术后外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率明显低于非POCD组，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 老年患者全髋关节置换术后早期POCD的发生可能与炎性反应及外周血调节性T细胞数量减少有关。

术后认知功能障碍 炎性反应 调节性T细胞

术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction，POCD）是患者手术后发生的一种与认知功能改变有关的并发症，主要表现为持续一定时间的记忆力衰退、注意力下降、语言理解力下降、社会适应力减退等[1]。POCD的发生对患者的康复造成不良影响，延长住院时间，增加医疗费用。多项研究表明，老年患者POCD的发生可能与麻醉、手术、围术期状态等多种危险因素有关[2]，但POCD的发病机制尚未明确。近年来，炎症反应在POCD发生中的作用成为研究热点。本研究排除手术及麻醉方式的影响，探讨老年患者POCD的发生是否与炎症反应及外周血调节性T细胞（Treg细胞）相关。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选择2013年1月至2014年6月在我院行单侧全髋关节置换术且年龄≥60岁的患者38例，男20例，女18例，年龄62～73岁，平均（68.4±9.7）岁；体重65～78kg，平均（71.6±8.2）kg；ASAI～Ⅱ级。排除标准：（1）简易精神状态量表（MMSE）[1]评分＜23分；（2）受教育年限＜7年；（3）高血压患者；（4）严重的心、肺、肝、肾及糖尿病患者；（5）术前有明确的神经系统或精神疾病史或服用相应药物史；（6）有酗酒史或药物依赖史；（7）有严重的视力、听力障碍或因其他原因与访视者无法交流；（8）手术效果不理想即刻行二次手术；（9）手术时间≥3h；（10）术中出血量≥800ml。本研究经过医院伦理委员会批准，并取得患者知情同意。

1.2 麻醉方法 入手术室后开放静脉通道，常规监测患者心率、血压及血氧饱和度等；麻醉诱导：丙泊酚1～ 2mg/kg、舒芬太尼0.5μg/kg、维库溴铵0.1mg/kg，行气管插管后连接麻醉机行机械控制呼吸。麻醉维持：应用体积分数为0.012～0.015的异氟烷或体积分数为0.020～0.035的七氟烷，瑞芬太尼以0.25μg/（kg·min）恒速泵注致术毕。间断静脉注射维库溴铵。术中心率、血压维持在基础值的±15%，脉搏血氧饱和度维持在95%以上。

1.3 认知功能评定 分别于术前及术后1d用MMSE评分[1]对患者进行认知功能评定。通过询问患者一系列问题，包括时间、地点、定向力、注意力、命名、计算力及语言记忆复述、图形描画功能等11项，定量评价患者的认知功能。MMSE总分30分，术后与术前基础值比较，MMSE评分差值≤2分判断为POCD。

1.4 观察指标 分别于术前及术后1d时经外周静脉抽取血样2ml，分离血清后置于-80℃冰箱保存待检。采用酶联免疫吸附法测量IL-6和TNF-α的水平。

1.5 流式细胞检测 （1）试剂和仪器：FITC标记的鼠抗人CD4抗体（克隆号RPA-T4）、CY标记的鼠抗人CD25抗体（克隆号M-A251）及PE标记的鼠抗人CD127抗体（克隆号Hil-7R-M21）均来自美国BD公司。FOXP3试剂盒（亚型为Rat IgG2a，克隆号PCH101）购自美国eBioscience公司。溶血剂为北京晶美公司。流式细胞仪型号为FACsalibur，购自美国BD公司。（2）检测方法：于术前及术后1d时分别采集肘静脉血2ml，肝素抗凝，加入CD25-CY、CD4-FITC各10μl及CD127-PE 2μl，混匀后室温下避光反应15min后加入2ml溶血剂，37℃水溶约10min，待完全溶血后，立即上流式细胞仪检测。每次检测前常规用荧光微球（Flow Check）和同型阴性对照试剂对仪器进行质量监测和调控，并用标准方法对各荧光素之间的干扰进行补偿，排除相互干扰。检测时先根据前向角（FSC）和侧向角（SSC）散射光信号，对淋巴细胞群进行设门，每次获取设门内10 000个细胞以上并保存数据，然后计算CD25+CD127low/-T细胞占CD4+T细胞的百分比。

1.6 统计学处理 采用SPSS13.0统计软件。计量资料以表示，组间比较采用t检验；计数资料组间比较采用χ2检验。

2 结果

2.1 POCD与非POCD组患者一般资料的比较 38例患者中发生POCD17例，未发生POCD21例。POCD组与非POCD组患者性别、年龄、体重、受教育年限、麻醉维持方式、手术时间、苏醒时间及术中出血量比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），详见表1。

表1 POCD与非POCD组患者一般资料的比较

2.2 两组患者术前及术后1d外周血TNF-α和IL-6水平比较 两组患者术后1d的TNF-α、IL-6水平均高于术前，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；POCD组术后1d的TNF-α、IL-6水平明显高于非POCD组，差异有统计学意义（P＜0.05），详见图1。

2.3 两组患者手术前后外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率的比较 POCD组术后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率为（2.31±0.82）%，明显低于术前的（4.93±1.11）%，差异有统计学意义（P＜0.05）。非POCD组术后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率为（4.89±1.14）%，与术前[（5.05±1.31）%]比较差异无统计学意义（P＞0.05）。POCD组术后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率明显低于非POCD组，差异有统计学意义（P＜0.05），见图2。

图1 两组患者术前及术后1d的TNF-α和IL-6比较（A：TNF-α；B：IL-6；与非POCD组比较，*P＜0.05；与术前比较，△P＜0.05）

图2 两组患者术后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞流式细胞检测图

3 讨论

POCD是一种术后的神经系统并发症，不仅对患者生活质量产生巨大影响，而且造成医学及社会问题。目前，POCD的病因和发病机制并不清楚，给临床防治带来一定困难。因此，进一步深入研究POCD的发病机制具有重要意义。

手术可以激活机体免疫系统，产生强烈的外周炎性反应。外周炎性因子可通过直接或间接途径引起中枢神经系统（CNS）炎性反应。CNS发生炎性反应时，可干扰神经活动，影响突触连接的功能，高浓度炎性因子尚能够产生神经毒性并引起神经退行性变，从而造成认知功能受损[3]。TNF-α是一种多效性炎症因子，对机体中几乎所有器官都能产生效应。急慢性机体炎症反应使促炎症因子TNF-α的表达，并可通过炎症免疫应答对大脑产生影响。有研究发现，TNF-α具有调节炎症反应与大脑功能，过多的TNF-α表达可致认知功能发生衰退[4]。通过抗TNF-α治疗，认知功能有明显的改善[5]。由此可知，TNF-α的高表达对认知功能障碍的形成起着重要作用。IL-6是多功能炎性细胞因子，是炎性介质网络的关键成分，在炎症反应中起重要作用。IL-6随着发育而在神经系统中表达，在病理状态下它可以强烈表达，胶质细胞及神经元均可产生IL-6。有研究发现，POCD患者的IL-6水平显著增高[6]，可见IL-6水平的升高可能与POCD的发生有一定关系。本研究发现，POCD组患者术后1d的外周血TNF-α、IL-6水平明显高于非POCD组（P＜0.05），说明炎症反应可能与POCD的发病相关。

本研究发现，POCD组在术后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率明显低于术前，而非POCD组在术后1d外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率与术前比较无差异；POCD组在术后 1d外周血 CD4+CD25+CD127low/-T细胞比率明显低于非POCD组，表明POCD组患者外周血CD4+CD25+CD127low/-T细胞数量的减少可能与其出现显著的炎症反应及发生POCD有关。调节性T细胞（Treg细胞）是一群具有重要作用的细胞群，它不仅在维持自身抗原耐受中起主要作用，而且还参与对外来抗原的免疫应答，对于维持外周免疫耐受有重要意义[7]。Lin等[8]提出CD4+CD25+CD127low/-T细胞可更好的代表Treg细胞。已有研究指出Treg细胞可有效控制多种炎症[9]。炎症状态下Treg细胞可存在功能或数量异常[10]。动物试验已证实过继转移Treg细胞可缓解炎症[11]，而Treg细胞的减少可加重炎症反应[10]。

综上所述，POCD作为一种术后并发症，可能是一种炎症性疾病。炎症因子的过高表达可以使大脑组织受到损害性影响，从而使认知功能发生障碍。这种炎症因子的过高表达可能与外周血Treg细胞数量减少有关，因此，仍需更多的研究去阐述Treg细胞在POCD发生中的作用，为临床预防和治疗POCD提供理论依据。

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Association between inflammation and postoperative cognitive dysfunction in elderly patients undergoing total hip-replacement surgery

LI Hang，LYU Lei，SHAO Junjin．
Department of Anesthesiology，Dongyang Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University，Dongyang 322100,China

【 Abstract】 Objective To investigate the association between inflammation and postoperative cognitive dysfunction (POCD)in elderly patients undergoing total hip-replacement surgery. Methods Thirty eight elderly patients undergoing selective hip-replacement surgery were enrolled in the study.Neuropsychological test was performed with Mini-mental State Examination(MMSE)before and d1 after surgery,the patients were classified as POCD group(n=17)and non-POCD group (n=21)according to MMSE results．Tumor necrosis factor-a(TNF-α),interIeukin-6(IL-6)and the blood regulatory T cells (CD4+CD25+CD127low/-)were measured before operation and d1 after operation. Results Compared to preoperative levels, serum TNF-α and IL-6 levels were significantly increased after surgery in both groups(P＜0.05);the postoperative TNF-α and IL-6 levels in POCD group were significantly higher than those in non-POCD group(P＜0.05).The postoperative blood contents of CD4+CD25+CD127low/-T cells in POCD group were significantly lower than preoperative levels(2.31±0.82%vs 4.93±1.11%,P＜0.05),while there was no significant difference before and after operation in non-POCD group (4.89± 1.14%vs 5.05±1.31%,P＞0.05).The blood contents of CD4+CD25+CD127low/-T cells in POCD group were significantly lower than those in non-POCD group(2.31±0.82%vs 4.89±1.14%,P＜0.05). Conclusion Early postoperative inflammation response and the reduction in regulatory T cells may be associated with the development of POCD in elderly patients undergoing total hip-replacement.

Postoperative cognitive dysfunction Inflammation response Regulatory T cells

2014-09-15）

（本文编辑：严玮雯）

322100 温州医科大学附属东阳医院麻醉科通信作者：邵军进，E-mail:11067833@qq.com