远端预处理对体外循环下心脏瓣膜置换术患者脑损伤的保护作用

翁立军，张　野，胡宪文，李　云



远端预处理对体外循环下心脏瓣膜置换术患者脑损伤的保护作用

翁立军，张野，胡宪文，李云

［摘要］目的:探讨远端预处理(remote ischemic preconditioning，RIPC)对体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)下瓣膜置换手术中脑损伤的保护作用。方法:将体外循环心脏瓣膜置换术患者40例随机分为远端预处理组(RIPC组)和对照组，各20例。麻醉诱导后CPB前，以骨科充气式压力止血带环扎左上臂上施压(压力200 mmHg)，循环3次，每次5 min，间隔5 min;对照组处理同RIPC组，但止血带不充气。分别于麻醉诱导稳定5 min后(T0)和手术结束即刻(T1)、术后1 h(T2)、6 h(T3)和24 h (T4) 5个时间点抽取颈内静脉球部血检测S-100β、神经元特异性烯醇化酶(NSE)。对于所有接受手术的患者分别在术前1 d和术后第3、8天行神经心理测验和评估。结果:2组患者S-100β和NSE蛋白水平在T1～T4均显著高于T0(P＜0．01)，但RIPC组S-100β在T1～T3和NSE水平在T1～T4时均明显低于对照组(P＜0．01)。RIPC组术后3 d简易智能量表和蒙特利尔认知评估量表评分均低于对照组(P＜0．05和P＜0．01)。结论:RIPC可降低CPB下心脏瓣膜置换术患者血清NSE、S-100β蛋白水平，降低患者术后认知功能障碍发生率，具有脑保护作用。

［关键词］体外循环;远端预处理;脑保护; S-100β蛋白;神经元特异性烯醇化酶

［作者单位］安徽医科大学第二附属医院麻醉科，安徽合肥230601

随着麻醉、手术和体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)技术的进步，心脏手术患者的死亡率和术后严重神经系统并发症的发生率已明显降低，但术后患者脑功能障碍的发生率仍然较高，是影响心脏外科手术预后的重要因素之一。动物实验［1］表明，远端预处理(remote ischemic preconditioning，RIPC)可以对CPB下心脏手术引起的脑损伤产生保护作用。本研究通过观察心脏瓣膜置换术围术期血清神经元特异性烯醇化酶(NSE)、S-100β蛋白水平和患者术后认知功能，研究在CPB之前应用远端肢体缺血预处理(IP)的脑保护作用，观察其在临床上的应用效果。现作报道。

1　资料与方法

1．1一般资料本研究获我院伦理委员会批准，对2012年6月至2013年4月在我院行择期心脏瓣膜置换术的40例患者进行随机、双盲、临床对照研究。其中男16例，女24例，年龄33～55岁，心功能Ⅰ～Ⅲ级。随机分为2组:远端预处理组(RIPC组)和对照组，各20例。排除标准:急诊手术，二次手术，射血分数＜40%，脑外伤史、脑血管疾病发作史，精神疾病史，气胸史，视觉及听觉障碍，肝肾功能障碍及活动性肝炎，血栓性疾病，高血压，神经系统，内分泌系统疾病，长期服用镇静剂，嗜酒，CPB术中二次转流，术后由于出血等手术因素而再次急诊手术者。

1．2麻醉方法患者进入手术室后，平卧位连接5导联心电图，局麻下行左手臂桡动脉穿刺置管行连续动脉测压，右颈内静脉穿刺置入中心静脉导管，同时向头侧穿刺逆行置管，使导管的尖端位于相当于外耳道的位置(颈内静脉球部)。以咪哒唑仑0．05 mg/kg、依托咪酯0．2～0．3 mg/kg、舒芬太尼0．5～1．0 μg/kg、罗库溴铵1 mg/kg依次静脉注射进行麻醉诱导插管，插管成功后行机械通气，呼吸参数设定潮气量8～10 mL/kg，呼吸频率10～12次/分，100%纯氧，流量为2 L/min，维持呼气末二氧化碳分压(PETCO2) 35～40 mmHg，吸呼比为1∶2。RIPC组于麻醉诱导插管完毕稳定5 min后，应用骨科气压止血带给左上肢加压至200 mmHg(动脉波形消失为准)，维持5 min后，再减压至0 mmHg，维持5 min，共3个循环，完成缺血再灌注过程。对照组左上肢绑骨科气压止血带，但不施压。其他条件相同。麻醉维持:舒芬太尼10～15 μg/h、七氟烷1 ～3 MAC、哌库溴铵间断静脉注射，维持脑电双频指数值在40～60。

1．3检测指标分别于麻醉诱导稳定5 min后(T0)和手术结束即刻(T1)、术后1 h(T2)、6 h(T3) 和24 h(T4) 5个时间点抽取颈内静脉球部血3 ml，4℃放置0．5 h后离心(3 000 r/min，15 min)，取上清液，置入－80℃冰箱中保存。NSE及S-100β蛋白浓度测定采用酶联免疫吸附法(NSE、S-100B试剂盒: R＆D，上海源叶生物有限公司)，BIO-TEK POWER WAVE XS全自动酶免仪，波长450 nm。

1．4认知功能评定所有患者术前1 d、术后第3、8天皆进行简易智能量表(MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)进行测试，评估和了解其认知功能。

1．5统计学方法采用方差分析和q检验、t检验及χ2检验。

2　结果

2．1 2组患者术前一般资料及术后恢复指标比较

2组患者术前年龄、性别、射血分数、受教育年限、手术时间、CPB时间、主动脉阻断时间差异均无统计学意义(P＞0．05) (见表1)。2组患者均康复出院，术后恢复指标差异均无统计学意义(P＞0．05) (见表2)。

2．2 2组患者术后认知功能测定结果比较2组患者术后第3天MMSE及MoCA评分均较术前降低(P＜0．01)，术后第8天均基本恢复至术前水平(P＞0．05)，而RIPC组术后第3天MMSE和MoCA评分均低于对照组(P＜0．05和P＜0．01) (见表3)。

2．3 2组患者麻醉和术中不同时间血清中S-100β 与NSE蛋白水平比较2组患者T1～T4时血清S-100β与NSE蛋白水平均明显高于T0(P＜0．01)，但RIPC组患者血清S-100β在T1～T6与NSE蛋白在T1～T4时均明显低于对照组(P＜0．01) (见表4)。

表1　2组患者一般资料比较(ni=20)

3　讨论

RIPC是指对一器官进行IP后会对另一个或多个远端器官缺血后损伤产生保护作用。对远离靶器官或组织(如肾、小肠、骨骼肌等)进行短暂缺血再灌注，不仅能减轻自身器官或组织对随后较长时间的缺血再灌注损伤，对远隔的靶器官或组织也具有保护作用，这是继IP的又一保护缺血后心脏的措施［2］。由于RIPC不是在靶器官自身进行侵袭性操作，不会使靶器官损伤加重，所以比IP具有更大的临床应用前景，更为重要的一点是这种保护作用具有普遍性，即对CPB下心脏手术所引起的心、肺、脑、肾等重要器官具有普遍保护作用。

临床研究多集中于肢体IP对CPB或非CPB下心脏手术心脏本身的研究，对于心脏以外的研究却甚少，零星报道提示RIPC可以对CPB下心脏手术中、术后肺［3］、肾功能［4］损伤产生一定的保护作用。而对于RIPC CPB下心脏手术所引起的脑损伤保护性研究尚处于动物实验性研究阶段。JENSEN等［1］首次用动物实验模拟了CPB下心脏手术所引起的脑损伤模型，并通过一系列研究提示肢体预处理对深低温下心脏停搏所引起的脑损伤具有保护作用，并促进神经功能的恢复，为临床应用提供了理论依据，遗憾的是此研究并未提到可能的机制。到目前为止，还没有临床实验进一步证实这种保护作用的存在。

表2　2组患者术后恢复情况比较(±s)

表2　2组患者术后恢复情况比较(±s)

分组　n　　呼吸机辅助呼吸时间/h ICU驻留时间/h术后住院时间/d RIPC组20　 5．11±1．55　 18．37±4．97　 12．73±1．04对照组　20　 5．41±1．72　 18．18±5．78　 13．05±1．51 t　　—　0．58　0．11　0．78 P—　＞0．05　　＞0．05　　＞0．05

表3　2组患者术后认知功能评分比较(ni=20;±s;分)

表3　2组患者术后认知功能评分比较(ni=20;±s;分)

q检验:与术前1 d比较＊＊P＜0．01

分组　　术前1天　　术后第3天　　术后第8天　F　 P　 MS误差MMSE RIPC组　28．38±2．01 24．73±1．17＊＊　27．16±2．54 16．94　＜0．01 4．077对照组　28．40±1．82 23．25±1．34＊＊27．67±2．04 14．91＜0．01 3．056 t　0．39　2．15　0．75　　—　　—　　—P　　＞0．05　　＜0．05　　＞0．05　　—　　—　　—MoCA RIPC组　28．40±1．82 23．25±1．34＊＊　27．67±2．04 50．26　＜0．01 3．090对照组　28．44±1．93 26．17±0．78＊＊28．10±2．09 10．34＜0．01 2．901 t　0．07　8．42　0．66　　—　　—　　—P　　＞0．05　　＜0．01　　＞0．05—　—

表4　2组患者麻醉前后不同时间血清S-100β蛋白与NSE蛋白水平比较(ni=20;±s;μg/L)

表4　2组患者麻醉前后不同时间血清S-100β蛋白与NSE蛋白水平比较(ni=20;±s;μg/L)

q检验:与T0比较＊＊P＜0．01

分组　T0　T1　T2　T3　T4　F　P MS误差S-100β蛋白RIPC组　0．18±0．02　 1．24±0．33＊＊　1．15±0．34＊＊　0．53±0．15＊＊　0．42±0．09＊＊　85．30　　＜0．01　 0．051对照组　0．19±0．03　 1．65±0．21＊＊　1．71±0．32＊＊　0．64±0．09＊＊　0．45±0．11＊＊　296．67　　＜0．01　 0．034 t 1．24　4．69　5．36　2．81　0．94　　—　　—　　—P ＞0．05　　＜0．01　　＜0．01　　＜0．01　　＞0．05　　—　　—　　—NSE蛋白RIPC组　5．02±2．01　 13．78±3．52＊＊　12．82±1．84＊＊　10．82±1．31＊＊　8．69±1．00＊＊　54．56　　＜0．01　 4．506对照组　5．89±1．94　 16．93±2．45＊＊　16．05±2．05＊＊　13．76±1．88＊＊　10．79±1．21＊＊　105．79　　＜0．01　 3．793 t 1．39　3．28　5．24　5．74　5．98　　—　　—　　—P ＞0．05　　＜0．01　　＜0．01　　＜0．01　　＜0．01—　—

心脏手术CPB时患者的血压下降，脑循环的灌注减少，脑的再灌注以及脑血栓的形成引起脑缺血再灌注损伤。脑缺血再灌注是CPB后中枢神经系统损伤的重要原因之一，通常认为与自由基的过氧化作用、细胞内钙超载、血管内皮及白细胞等作用相关［5］。血清S-100β蛋白和NSE是反映CPB心脏手术后脑损伤的早期敏感指标。联合检测S-100β蛋白和NSE是目前公认的检测早期脑缺血损伤和判断预后的标准［6］。本试验中2组S-100β蛋白和NSE水平在CPB结束时均较术前显著升高(P＜ 0．01)，而RIPC组均显著低于对照组(P＜0．01)，表明主动脉开放后引起脑缺血再灌注损伤，释放出大量S-100β蛋白和NSE到脑脊液中，并透过损伤的血脑屏障到达血液，而RIPC启动了机体内源性保护系统，减轻脑损伤，从而减少S-100β蛋白和NSE的释放。

CPB下中枢神经系统(central nervous system，CNS)并发症引起的死亡率，近年来从7．2%增加到了19．6%。其中CNS功能障碍(偏瘫、卒中)的发生率2%～3%，永久性CNS功能障碍为1%，而神经精神功能紊乱的发生率则高达33%～79%，其中20%的神经精神功能紊乱持续6个月以上，5%的患者为永久性神经精神功能紊乱［7］。术后认知功能障碍是脑损伤的一种外在表现，表现为手术后即刻和长期的记忆能力、计算能力及综合思维能力的下降，将影响患者的生存质量。临床上用于评价认知功能的方法很多，主要依靠神经心理学检查［8］，其中以记忆力测试最为敏感，最常用的方法为MMSE法和MoCA法，简便易行，侧重于大脑功能的认知方面，排除了情绪和神志异常等因素的干扰，具有较高的有效性和可信性。本研究即采用该方法进行认知功能的评价，2组术后第5天NMSE和MoCA评分均明显低于术前(P＜0．01)，RIPC组术后MMSE和MoCA评分均明显高于对照组(P＜0．05)，而第8天结果表明，2组患者认知功能水平基本接近术前水平(P＞0．05)，进而可认为RIPC对CPB脑损伤的保护作用具有一定的时效性。

本研究结果表明，RIPC可成功对抗缺血再灌注损伤，减轻CPB后的脑损伤，对术后恢复无明显影响。仅仅是简单利用止血带进行短暂的肢体缺血预处理，就能明显改善患者术后恢复，降低CPB下心脏手术引起的心、肺、脑、肾等重要机体功能损伤，且操作简便、经济，因此RIPC在临床上更为可行，值得临床推广应用，但其机制有待进一步研究。

［参考文献］

［1］JENSEN HA，LOUKOGEORGAKIS S，YANNOPOULOS F，et al．Remote ischemic preconditioning protects the brain against injury after hypothermic circulatory arrest［J］．Circulation，2011，123 (7) : 714．

［2］PRZYKLENK K，BAUER B，OVIZE M，et al．Regional ischemic preconditioning protects remote virgin myocardium from subsequent sustained coronary occlusion［J］．Circulation，1993，87(3) : 893．

［3］ZHOU W，ZENG D，CHEN R，et al．Limb ischemic preconditioning reduces heart and lung injury after an open heart operation in infants［J］．Pediatr Cardiol，2010，31(1) : 22．

［4］VENUGOPAL V，LAING CM，LUDMAN A，et al．Effect of remote ischemic preconditioning on acute kidney injury in nondiabetic patients undergoing coronary artery bypass graft surgery: a secondary analysis of 2 small randomized trials［J］．Am J Kidney Dis，2010，56(6) : 1043．

［5］HOGUE CW JR，PALIN CA，ARROWSMITH JE．Cardiopulmonary bypass management and neurologic outcomes: an evidence-based appraisal of current practices［J］．Anesth Analg，2006，103(1) : 21．

［6］BASILE AM，FUSI C，CONTI AA，et al．S-100 protein and neuronspecific enolase as markers of subclinical cerebral damage after cardiac surgery: preliminary observation of a 6-month follow-up study［J］．Eur Neurol，2001，45(3) : 151．

［7］KUZUMI E，VUYLSTEKE A，GUO X，et al．Serum S100 protein as a marker of cerebral damage during cardiac surgery［J］．Br J Anaesth，2000，85(6) : 936．

［8］姚明．剑桥老年认知量表在帕金森病认知测评中的应用［J］．安徽医科大学学报，2009，44(1) : 88．

(本文编辑刘畅)

·临床医学·

The protective effect of remote ischemic preconditioning on the brain injury of patients treated with cardiac valve replacement under cardiopulmonary bypass

WENG Li-jun，ZHANG Ye，HU Xian-wen，LI Yun
(Department of Anesthesiology，The Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei Anhui 230601，China)

［Abstract］Objective: To investigate the protective effects of remote ischemic preconditioning(RIPC) on the brain injury of patients treated with cardiac valve replacement under cardiopulmonary bypass(CPB)．Methods: Forty patients treated with cardiac valve replacement under CPB were randomly divided into the RIPC group and control group(CON group) (20 cases each group)．After induction of anesthesia and before cardiopulmonary bypass，the pressure of left upper arm in RIPC group was increased by cerclage with orthopedic inflatable pressure tourniquet，loop 3 times，5 min each time，and an interval of 5 min．The treatment of the CON group was the same as the RIPC group，but the tourniquet was not inflated．The levels of S-100β protein and NSE in internal carotid artery bulb were detected after 5 min of the induction of anaesthesia stability(T0)，at the end of operation(T1)，and at postoperative 1 h(T2)，6 h(T3) and 24 h(T4)．The neuropsychology in all operation patients were tested and assessed before 1 day of operation and after 3 and 8 days of operation．Results: The levels of S-100β and NSE in two groups at T2to T4were significantly higher than those at T0(P＜0．01)，but the levels of S-100β at T2and T3，and the levels of NSE at T2to T4in RIPC group were significantly lower than those in CON group(P＜0．01)．The MMSE and MoCA scores in RIPC group after 3 days of operation were lower than those in CON group(P＜0．05 to P＜0．01)．Conclusions: The RIPC can decrease the levels of S-100β and NSE in the patients treated with cardiac valve replacement under CPB，and the incidence of cognitive impairment of patients，which can play a role on protecting brain．

［Key words］cardiopulmonary bypass; remote ischemic preconditioning; brain protection; S-100β; neuronal specific enolase

［通信作者］张野，博士研究生导师，主任医师，教授．E-mail: zhangye-hassan@ sina．com

［作者简介］翁立军(1982－)，男，博士研究生．

［基金项目］安徽省教育厅省级自然科学研究项目(KJ2013Z117) ;安徽医科大学科研基金项目(2012xkj056)

［收稿日期］2014-10-31

［文章编号］1000-2200(2016) 01-0028-04

［中图法分类号］R 614．24

［文献标志码］A

DOI:10．13898/j．cnki．issn．1000-2200．2016．01．007