呼气末二氧化碳分压与异丙酚静脉麻醉下老年大鼠容量反应的相关性

刘战 杨明 刘红梅 张颖 张兰

（1 德阳市第二人民医院,四川 德阳 618000;2 绵阳市四〇四医院）

目前我国老龄化问题严重，老年患者在全部的外科手术患者中所占的比例也逐渐提升〔1，2〕。根据统计结果表明，目前在我国老年患者中，麻醉数量所占比例为全部麻醉数量15%～20%〔3，4〕。随着年龄的不断增加，心肌重构，心脏收缩及舒张的顺应性变弱，可以提供给心脏收缩的能量逐渐变差，从而引发心功能的降低〔5〕。随着机体衰老，其呼吸系统的变化也不容忽略，这也是对老年患者手术麻醉造成影响的关键因素〔6，7〕。老年患者的肺纤维组织一般会出现增生，呼吸肌较为无力，胸腔容积出现变窄等，从而引发老年患者的肺顺应性变弱〔8〕。外科手术麻醉过程中监测患者呼气末二氧化碳分压（Pet-CO2）已经作为一种临床手术麻醉过程中的常用监测手段〔9，10〕。本研究拟通过观察PetCO2与异丙酚静脉麻醉下老年患者容量负荷试验中的变化，评价其对容量反应性的预测价值，并研究其对大鼠认知功能的影响。

1 对象与方法

1.1 实验动物 22 月龄老龄SD 大鼠，于动物科技学院实验动物养殖场（生产许可证SCXK 湘2006-0001）进行订购，体重均在550～620 g。饲养条件:温度为（22±1）℃，相对湿度为40%～50%，自然昼夜不进行直接光照。通过穿梭箱回避实验，筛选出20 只学习记忆能力正常的大鼠，随机分为对照组及观察组各10 例。

1.2 模型建立 将观察组大鼠放置到麻醉箱内5 min，再将诱导状态的大鼠，放置到自制的拱形气管插管台上，根据经口明视气管插管的方案，将14G静脉套管通过钢丝引导插入到大鼠的气管中。麻醉过程中维持大鼠PetCO2在30～40 mmHg 的范围内。麻醉诱导:采取快速诱导麻醉，通过口明视气管内插管；麻醉维持:靶控输注异丙酚，血浆靶浓度为2～5 μg/ml，进行靶控瑞芬太尼输注，血浆靶浓度为2～6 ng/ml，维持大鼠的血压在术前水平±20 mmHg的范围内，异丙酚及瑞芬太尼分别每次增减0.5 μg/ml及0.5 ng/ml，脑电双频指数（BIS）维持在40～60 的范围内，间断进行肌松剂维库溴铵的给予。观察组对镇静评分进行监测并评估，若镇静评分低于Ramsay 4 分，则根据0.5 mg/kg 的剂量给病人进行静脉注射，并在维持基础剂量的基础上提升一半的量继续进行泵入，镇静评分维持在Ramsay 4分1 h。两组根据被动抬腿试验（PLR）进行容量反应性的评价。

1.3 观察指标

1.3.1 血流动力学指标 在不同时期记录两组大鼠的心率（HR）、中心静脉压（CVP）、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、平均动脉压（MAP）、心排血指数（CI）及每搏输出量（SV）。

1.3.2 大鼠认知功能的测定 完成麻醉后1 d 开始对各组大鼠进行认知功能测定。采用ZH0065 型Morris 水迷宫系统对认知进行测定，共5 d，前4 d 采取定位航行方法，第5 天采取空间探索实验。将两组大鼠从一个固定入水点面向池壁放到水中，逃避潜伏期为记录120 s 内寻找平台的时间，让大鼠在平台上停留30 s，如果120 s 内没有找到，将其引到平台停留30 s。在第5 天时将隐匿于水中的平台撤去，将大鼠从固定点放到水中，对120 s 内大鼠游过前期放置平台所在象限的次数及其在平台所在象限的停留时间进行记录。

1.3.3 大鼠海马内丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）含量及海马树突棘密度的测定 随机取4只大鼠进行处死，在冰台上进行海马的分离，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）对海马内MDA 和SOD 的含量进行测定。将剩余的6 只大鼠处死后，采用Golgi 染色法对大鼠海马树突棘密度进行测定。

1.3.4 各组海马 N-甲基 D-天冬氨酸受体（NMDAR）、NRI 及NR2B mRNA 表达的测定 采用RT-PCR 法测定海马NMDAR、NRI 和NR2B mRNA的表达。NMDAR 上游引物:5′-CACAGGAGAGGGTAAACAACAGC-3 ′，下游引 物:5 ′-GAATCGCCCAAAGGGACTGAACC-3′，扩增片段长度为311 bp；NRI 上游引物:5′-AATGACCCCAGGCTCAGAAAC-3′。下游引物:5′-TGAAGCCTCAAACTCCAGCAC-3′，扩增片段长度为201 bp；NR2B 上游引物:5′-TGCACAATrACTCCTCGACG-3′，下游引物:5′-TCCGAlTrCTrCTGAGCC-3′，扩增片段长度为222 bp；β-actin 上游引物:5′-ATCTGGCACCACACCTTC-3′，下游引物:5′-AGCCAGGTCCAGACGCA-3′，扩增片段长度为291 bp。根据Trizol 法进行海马总RNA 的提取，通过逆转录合成cDNA。扩增条件:NMDAR 94℃预变性3 min，94℃40 s，55℃40 s，72℃50 s，35 个循环后72℃延伸5 min；NRI 95℃预变性5 min，94℃30 s，55℃30 s，72℃30 s，40 个循环后72℃延伸5 min；NR2B 95℃预变性5 min，95℃50 s，55℃1 min，72℃1 min，35 个循环后72℃延伸5 min。

1.4 统计学分析 采用SPSS20.0 软件进行方差分析，LSD-t检验，χ2检验。

2 结果

2.1 两组在Ramsay 4 分时血流动力学比较 在对照组中，PLR 能够导致CVP 明显升高（P＜0.05），HR、SBP、DBP、MAP、CI 无明显改变（P＞0.05），而观察组PLR 能够导致CVP、SBP、DBP、MAP、CI 明显升高（P＜0.05），HR 无明显变化（P＞0.05），见表1。

表1 两组在Ramsay 4 分时血流动力学比较(,n=10)

表1 两组在Ramsay 4 分时血流动力学比较(,n=10)

2.2 两组SV 比较 两组PLR 均明显提升SV，且观察组SV 明显高于对照组（P＜0.05），见表2。

表2 两组SV 比较(,n=10,ml)

表2 两组SV 比较(,n=10,ml)

与Ramsay 基线比较:1）P＜0.05

2.3 两组镇静前后的容量分布率 观察组大鼠镇静后容量有反应性亚型的比例增加幅度明显高于对照组（P＜0.05），镇静前，两组容量有反应性亚型比例比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3 两组镇静前后的容量分布率〔n(%),n=10〕

2.4 两组水迷宫行为学指标变化 与对照组相比，观察组游泳路程和逃避潜伏期明显延长，穿越平台次数及平台所在象限停留时间明显缩短（P＜0.05），见表4。

表4 两组水迷宫行为学指标变化(,n=10)

表4 两组水迷宫行为学指标变化(,n=10)

2.5 两组海马内MDA 和SOD 含量及神经元树突棘密度变化 与对照组比较，观察组海马内MDA含量明显升高，SOD 含量及树突棘密度明显下降（P＜0.05），见表5。

表5 两组海马内MDA、SOD 含量及神经元树突棘密度变化(,n=10)

2.6 两组海马NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表达比较 与对照组比较，观察组NMDAR mRNA 表达明显上调（P＜0.05），NRI 和NR2B mRNA 表达差异均无统计学意义（P＞0.05），见表6，图1～3。

表6 两组海马NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表达的比较(,n=10)

表6 两组海马NMDAR、NRI 及NR2B mRNA 表达的比较(,n=10)

图1 RT-PCR 检测各组大鼠海马NMDAR mRNA 表达

图2 RT-PCR 检测各组大鼠海马NRI mRNA 表达

图3 RT-PCR 检测各组海马NR2B mRNA 表达

3 讨论

容量反应性是一种心脏对容量负荷后产生的应激性反应，关键是由静脉回流状况及心功能状况决定〔11，12〕。临床诊断一般是通过HR、血压及体温等指标进行判断，很多研究结果表明，这些指标都具有一定的缺陷性，不能准确地对容量反应性做出判断〔13，14〕。老年患者的病情大部分都比较复杂，且存在一些其他疾病，因此在给老年患者的麻醉和镇静通常考虑选择安全及易清醒的方案。镇静的作用机制是减缓静脉回流的速率，进而对容量反应造成性干扰，PetCO2与异丙酚存在扩张血管的效果〔15〕。异丙酚具有较强的扩张血管效果，可以明显地降低患者的舒张压，且可以作用于K+通道，起到扩张血管的效果，而且在较低的剂量下依旧可以发挥该药效〔16〕。本研究发现异丙酚可以降低血压，减少外周血管阻力，提升静脉回流速度，另外PetCO2与异丙酚进行静脉麻醉，起到镇静效果的同时，也会对血流动力学产生一定的影响，减缓静脉回流，但对心肌收缩力造成的影响很小或者没有造成影响。

本研究检测水迷宫行为学发现，两组大鼠麻醉期间生理指标均在正常范围之内，没有低血糖的现象发生，能够排除生理性干扰造成的影响。异丙酚目前广泛应用于老年患者的临床麻醉中。研究发现异丙酚可以通过提升脑内β 淀粉样单体寡聚化的作用进而导致海马内tau 蛋白过度磷酸化，引发其失去生理功能，进而引起术后认知功能障碍（POCD）的出现，同时，异丙酚也能够激活内皮细胞钙依赖蛋白酶导致大量氧自由基的产生。突触可塑性障碍都可以引发认识功能障碍的产生，树突表面的树突棘是产生突触的具体位点，在神经元信息传递及加工中具有十分关键的作用，异丙酚能够对突触后膜乙酰胆碱突触的传递产生抑制，从而减少了突触可塑性。本研究结果显示观察组大鼠麻醉后产生了十分严重的认知功能障碍，与前人研究〔17〕结果一致。

中枢神经系统新近记忆转为长期记忆的关键步骤之一是海马神经元突触可塑性及NMDAR 是长时程增加的构建。NRI 是维持NMDAR 功能完整性不能缺少的亚基，其功能差异又会受到不同NR2 亚基的调控。对海马CAI 区锥体神经元NRl 基因进行敲除，会引发大鼠出现空间学习记忆缺陷。而NR2B 基因进行敲除，小鼠记忆能力明显降低，移植转染NR2B 基因的细胞能够增强小鼠的记忆能力。研究表明海马NNDAR、NRI 和NR2B mRNA 表达下调与衰老导致的认知功能退化具有直接关系。异丙酚能够对大鼠皮层神经元NMDA 门控电流进行抑制，从而抑制NMDAR 作用。本研究结果说明Pet-CO2与异丙酚静脉麻醉下的大鼠认知功能会减退。