七氟烷预处理对CPB 心脏瓣膜置换术术后脑损伤的影响及机制

赵慧 刘琳

1953 年Gibbon 等首次将体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)应用于心脏外科手术，使得相应疾病治愈率得到极大提高。但因其对正常生理状态的干扰，通常会诱发一系列的微循环障碍，从而导致神经系统、心、肾、肺等的一系列并发症［1-3］。脑损伤是其中之一，可严重影响患者术后预后［4］。七氟烷作为一种常用的吸入麻醉药，对患者的大脑血流灌注影响较轻微，适用于心脏或颅脑手术中［5，6］。本实验主要观察心脏瓣膜置换术时应用七氟烷预处理对脑损伤的影响及机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016 年8 月～2018 年8 月本院经治的择期行CPB 心脏瓣膜置换术者60 例作为研究对象，其中男35 例，女25 例；年龄30～55 岁，平均年龄(42.5±5.8)岁。随机分为对照组和观察组，每组30 例。纳入标准：患者术前未进行过心脏及脑部的介入治疗；患者术前均无认知功能障碍及肝肾功能不全等严重的系统性疾病。本研究得到本院医学伦理委员会的批准，患者术前均签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 麻醉方法 患者进入手术室后即行有创动脉、心电图、血压、心率、血氧饱和度监测。两组均予以术前麻醉诱导：静脉给予咪达唑仑(0.06 mg/kg)、罗库溴铵(0.6 mg/kg)、芬太尼(5 μg/kg)及依托咪酯(0.2 mg/kg)，约2 min 后行气管插管，呼吸机维持通气。观察组术前同时给予七氟烷预处理，插管后即刻开始吸入3.0%七氟烷(Abbott Laboratories Limited，注册证号X19990127)20 min，洗脱10 min，洗脱结束时需保证呼气末七氟烷含量＜0.1%。两组均术中麻醉维持：连续给予丙泊酚6～8 mg/(kg·h)及瑞芬太尼0.1～1.0 μg/(kg·h)，罗库溴铵0.1 mg/kg 进行麻醉维持。术中间断监测血气、尿量及体温等指标。

1.2.2 CPB 方法 术中应用史托克S5 型体外循环机(德国STOCKERT 公司)及HILITE 7000 成人型膜式氧合器(美国Medtronic 公司)，CPB 需维持以下指标：pH 值7.35～7.45、平均动脉压(MAP)60～70 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)、活化凝血时间(ACT)≥480 s、核心温度32～34℃、红细胞比容(HCT)20%～25%、灌注量2.0～2.5 L/(m2·min)、复温速度0.25～0.3℃/min、血流动力学波动＜20%基础值，以便维持内环境稳态。

1.3 观察指标及判定标准 对比两组患者术中及术后指标，不同时间点脑损伤生化指标，术后7 d POCD发生情况。所有患者分别于T1～6时取静脉血5 ml，3500 r/min 离心15 min，取上清液置-60 ℃低温冰箱备用。采用人S100β 蛋白酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测试剂盒(酶联上海生物试剂科技有限公司)检测血清S100β 蛋白浓度。采用L-3000 型全自动氨基酸分析仪(苏州华美辰仪器设备有限公司)检测血清谷氨酸浓度。术前1 d 及术后7 d 采用简易精神状态检查量表(MMSE)［7］评估患者认知功能并记录POCD 的发生情况，判定标准：总分＜27 分表示存在认知功能障碍；21～26 分为轻度认知功能障碍；10～20 为中度认知功能障碍；0～9 分为重度认知功能障碍。

1.4 统计学方法 采用SPSS23.0 统计学软件对数据进行处理。计量资料以均数±标准差()表示，采用t 检验；计数资料以率(%)表示，采用χ2检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者术中及术后指标对比 两组患者手术类型、主动脉阻断时间、气管导管保留时间、CPB 时间、术中尿量及术后24 h 引流量对比差异均无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

表1 两组患者术中及术后指标对比(n，)

表1 两组患者术中及术后指标对比(n，)

注：两组对比，P＞0.05

2.2 两组患者不同时间点脑损伤生化指标对比 两组T1～2和T6时血清S100β 蛋白、谷氨酸水平对比差异无统计学意义(P＞0.05)；两组T3时血清谷氨酸水平对比差异无统计学意义(P＞0.05)。观察组T3～5时血清S100β 蛋白水平均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)；观察组T4～5时血清谷氨酸水平低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。两组T3～5时血清S100β蛋白及谷氨酸水平均高于本组T1时，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

表2 两组患者不同时间点脑损伤生化指标对比()

表2 两组患者不同时间点脑损伤生化指标对比()

注：与本组T1时对比，aP＜0.05；与对照组对比，bP＜0.05

2.3 两组患者术后7 d POCD 发生情况对比 观察组术后7 d POCD 发生率为6.67%，低于对照组的26.67%，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表3。

表3 两组患者术后7 d POCD 发生情况对比［n(%)］

3 讨论

七氟烷是一种常见的吸入麻醉药，可通过扩张周围血管控制围手术期血压［8］。七氟烷降压的过程中对脑组织灌注及供氧影响轻微［9］。1965 年Moore 等首先在牛脑的组织提取液中发现了S100 蛋白，其是可分布不于同脑组织成分的一种小分子量酸性钙结合蛋白，占脑组织总含量的0.1%～0.2%［10］。S100β 蛋白是S100 蛋白家族中含量最多的一种，由两条β 链组成，可作为神经生长的标志物并参与中枢神经系统(CNS)的发育、成熟、衰老、损伤及病变等多种生理病理过程［11，12］。CPB 的过程中S100β 蛋白可能进入外周血。

生理条件下，CNS 内兴奋性、抑制性氨基酸含量基本保持稳态［13，14］。心脏瓣膜置换术脑血流波动较大，在此过程中神经细胞内兴奋性氨基酸可能释放至胞外，通过结合NMDA 受体发挥其神经毒性作用，导致脑细胞进一步损伤［15］。谷氨酸是一种兴奋性氨基酸，广泛分布于CNS 的海马区、大脑皮质及外周神经组织。CNS 损伤会引起时外周血谷氨酸的含量升高［16］。与本研究所发现两组T4～5时谷氨酸浓度均高于T1时(P＜0.05)基本一致。观察组给予3.0%七氟烷吸入预处理20 min 后，观察组在T4～5时谷氨酸浓度低于对照组(P＜0.05)，且可降低POCD 发生率，提示了七氟烷预处理对脑组织及认知功能的保护作用。

本研究中，两组T3～5时血清S100β 蛋白及谷氨酸水平均高于本组T1时，差异有统计学意义(P＜0.05)。提示其均与脑细胞损伤相关。观察组T4～5时血清谷氨酸水平低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)；观察组术后7 d POCD 发生率为6.67%，低于对照组的26.67%，差异有统计学意义(P＜0.05)。提示七氟烷预处理的脑细胞损伤预防作用或与谷氨酸释放抑制等相关，其作用机制尚待进一步探索。

综上所述，CPB 下行心脏瓣膜置换术时七氟烷预处理有助于脑损伤的预防，其作用机制或与抑制谷氨酸释放相关。