依达拉奉对成人体外循环心脏手术中脑损伤的保护作用

胡 强, 高国栋, 于 坤, 龙 村

(中国医学科学院，北京协和医学院，国家心血管病中心,阜外心血管病医院，心血管疾病国家重点实验室, 北京, 100037)

中枢神经系统并发症是心脏术后的严重并发症之一[1]。体外循环(CPB)心脏手术后，无明显临床表现的亚临床或微小脑损伤的发生率高达79%[2]。Jensen等[3]报道心脏手术后3个月认知障碍发生率高达9.8%。体外循环下心脏手术期间由于脑血管栓塞、脑氧代谢失衡、炎症级联反应激活等因素常造成脑损伤。依达拉奉(edaravone)是一种氧自由基清除剂，通过消除脂质过氧化和调控凋亡相关基因的表达，减少活性氧对机体组织的损害，从而抑制脑细胞、神经细胞及血管内皮细胞的氧化损伤，阻止脑水肿和脑梗死的进展，改善缺血神经的损伤。本研究观察依达拉奉对成人体外循环患者血清S100蛋白β亚型(S-100β)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)等影响，探讨其在缺血损伤后对神经功能的影响，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2013年1—6月在本院行体外循环下心脏手术患者80例。纳入标准: ① 年龄大于18岁; ② 诊断明确，欲行双瓣膜置换术和/或冠状动脉旁路移植术的患者; ③ 患者知情同意接受本试验。排除标准: ① 非首次心脏手术的患者; ② 患有梅毒或乙型肝炎或丙型肝炎的患者; ③ 感染性心内膜炎未得到完全控制患者；④患有脑血管疾病及有颅脑外伤史患者。采用双盲、随机对照研究方法将80例患者分为Y组(依达拉奉)和C组(对照)。Y组麻醉初醒时间和术后呼吸机辅助通气时间均显著短于C组，差异有统计学意义(P<0.01), 其余一般资料2组无显著差异(P>0.05), 见表1。

表1 2组患者一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 麻醉和体外循环方法：所有患者均在全身麻醉、低温、体外循环下完成手术。入选患者均使用Jostra体外循环机、七氟烷专用挥发罐、Stockert变温水箱、Jostra氧合器、天津产CPB管道、宁波动脉微栓滤器、Medtronic静脉氧饱和度监测仪、氧合血停跳液灌注系统。2组基础麻醉均采用氯胺酮1～2 mg/kg+阿托品0.01 mg/kg肌注。麻醉诱导采用芬太尼5～10 μg/kg、维库溴胺0.08～0.1 mg/kg、咪达唑仑0.2 mg/kg静脉注射。体外循环开始前麻醉维持均采用芬太尼5～10 μg/(kg·h)、维库溴胺0.08～0.1 mg/(kg·h)静脉泵入。体外循环前后辅助通气采用经鼻气管插管，呼吸次数10～14次/min、潮气量10 mL/kg。Y组于CPB前，60 mg加入预充液中；对照组于CPB前，等容量生理盐水加入预充液中。

1.2.2 监测指标：全部患者监测桡动脉压、中心静脉压等，术中常规监测体温和尿量。记录手术时间、CPB时间、主动脉阻断时间、麻醉初醒时间、术后呼吸机辅助通气时间、ICU监护时间等指标。分别于CPB开始时(T1)、CPB停止时(T2)、CPB后6 h(T3)、CPB后12 h(T4)、CPB后24 h(T5)抽取静脉血5 mL, 4 ℃放置半小时后,以3 000 r/min离心10 min，取上清, -70 ℃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-100β试剂盒：大连泛邦化工技术开发公司) ，自动多功能酶标仪(MULTISKAN MK3, Thermo, USA)。为消除心肺转流中血液稀释造成的偏差，应用Taylor公式进行校正，校正值=实际测得值(术前HCT/取样时HCT)。

1.3 统计学分析

所有数据采用SPSS16.0统计软件进行处理。数据计量资料用均数±标准差表示。计量资料均进行正态分布检验，若符合正态分布，两组间差异采用配对t检验，多重比较采用重复测量方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。如不符合正态分布，则采用非参数分析。计数资料采用χ2检验分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2组S-100β蛋白和NSE浓度均在转机后上升，CPB停机时(T2)达到高峰，停机后回落。CPB开始时2组S-100β和NSE差别均无统计学意义(P>0.05)。CPB停机时、6 h、12 h, C组S-100β和NSE浓度明显高于Y组(P<0.01)。CPB后24 h时，对照组S-100β浓度明显高于依达拉奉组(P<0.01), NSE浓度2组无显著差异(P>0.05)。CPB停机时、6、12和24 h,对照组和依达拉奉组S-100β和NSE浓度均明显高于CPB前(P<0.01), CPB结束后24 h, 2组S-100β和NSE均减少，但仍明显高于CPB前(P<0.01)。见表2。

表2 2组血浆NSE、S-100β含量的比较 μg/L

3 讨 论

心脏手术CPB时患者血压下降，脑循环灌注减少，脑再灌注以及脑血栓形成引起脑缺血再灌注损伤。再灌注建立后自由基大量生成，引起细胞体膜及线粒体受损发生功能障碍，可进一步加重脑细胞损伤。S-100β蛋白特异性存在于脑组织的神经胶质细胞和神经元细胞中，正常不能通过血脑屏障。NSE主要存在于神经元细胞、神经内分泌细胞和神经内分泌肿瘤中，在脑、脊髓、周围神经中含量较高。正常情况下，血清中S-100β蛋白和NSE含量甚微。脑损伤、脑卒中时血液中浓度升高。神经元和神经胶质细胞受到损伤或血脑屏障通透性增加时，S-100β蛋白、NSE释放增多，血浆S-100β蛋白、NSE浓度升高。检测血浆S-100β蛋白是目前公认的检测早期脑缺血缺氧性损伤和判断预后的金标准 ，具有很高的敏感性和特异性[4]。由于NSE和S-100β在脑内分布上的差异，二者联合检测能更全面地反映脑组织损害情况。因此本研究将S-100β和NSE作为CPB过程中判断脑损害的指标。本研究结果显示, CPB开始后2组血浆S-100β蛋白和NSE浓度迅速升高，CPB结束时达峰值，较术前显著升高(P<0.01), 停机后逐渐回落，表明CPB可引起脑缺血再灌注损伤，自由基大量释放，损伤胶质细胞和神经元，使大量的S-100β蛋白和NSE进入脑脊液，从而通过受损的血脑屏障进入血中。自由基损伤是神经元死亡的途径之一[5], 并且是造成急性脑缺血再灌注不可逆损伤的主要因素[6]。氧自由基可直接导致血管内皮损伤，产生许多细胞因子，使神经滋养血管异常，管腔内脂肪和多糖类物质沉积，血小板凝集，管腔狭窄和闭塞，渗出增多，管壁增厚，引起微血管病变[7]，而清除这些自由基是神经功能恢复的关键[8]。依达拉奉(3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮)是一种小分子自由基清除剂[9], 为目前唯一作用机制明确的自由基清除型脑保护剂。依达拉奉脂溶性较好，其血-脑屏障穿透率约为60%。静脉给药后可以清除大脑内具有高度细胞毒性的羟自由基，具有自由基清除和抑制脂质过氧化的作用，可抑制脑细胞的过氧化作用和延迟性神经细胞死亡[10-12]。在生理pH下有50%以阴离子形式存在，而阴离子形式被认为具有最强的自由基清除功能[13], 能高效清除病变部位的自由基，能减轻自由基导致的级联损伤，呈现保护神经细胞的作用。本研究结果显示, CPB开始后各时点Y组S-100β蛋白和NSE浓度均明显低于C组，麻醉初醒时间和术后呼吸机辅助通气时间也显示Y组显著低于C组。虽然ICU停留时间2组无显著差异，但足总和认为这是由于本院患者转运出的ICU时间相对统一造成的。本研究结果表明依达拉奉通过清除脑缺血再灌注损伤产生的自由基,保持超氧化物歧化酶的活力，抑制脂质过氧化反应，同时降低S-100β蛋白和NSE水平，减轻脑缺血再灌注损伤，减轻CPB后神经元的损伤。综上所述，依达拉奉作为新型自由基清除剂，在体外循环心脏手术中，可以有效清除脑缺血再灌注损伤产生的自由基，降低S-100β蛋白和NSE水平，呈现保护神经细胞的作用。

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