局部使用右美托咪定对老年患者髋部手术术后认知功能及Toll样受体4表达的影响

于 健 单士强 聂 宇 王 雷

摘   要：目的  探討右美托咪定局部用药对老年患者髋部手术术后认知功能和单核细胞Toll样受体4表达的影响。方法  择期股骨上段骨折行动力髋螺钉植入系统内固定术60例，采用随机数字表法分为罗哌卡因组（R组）和右美托咪定混合罗哌卡因组（RD组），每组30例。所有患者均采用神经刺激仪引导腰丛+坐骨神经阻滞法麻醉，R组注射0.5%罗哌卡因，RD组注射含右美托咪定1.5 μg/kg的0.5%罗哌卡因，腰丛20 ml、坐骨神经10 ml。于术前1 d（T0）、术毕即刻（T1）、术后1 d（T2）、术后3 d（T3）取静脉血，观察单核细胞TLR4的表达，并于T0、T1、T2、T3、术后7 d（T4）测定白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α水平。于T0、T2、T3、T4应用MoCA评估认知功能，记录术后认知功能障碍的发生情况。结果  与T0比较，两组患者T2～T3时MoCA评分降低，T1～T3时血浆TNF-α、IL-1β水平升高（P<0.05）;与R组比较，RD组T2～T3时MoCA评分均高于R组， T1～T2时TLR4表达下调，T1～T3时TNF-α、IL-1β水平降低（P<0.05）。RD组术后认知功能障碍发生率低于R组（P<0.05）。结论  右美托咪定局部用药可能预防老年患者术后认知功能障碍的发生，机制可能与抑制TLR4蛋白的表达，减少炎性因子释放有关。

关键词：右美托咪定;认知障碍;Toll样受体4;炎性因子

中图分类号：R614.3                                    文献标识码：A                              DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.21.020

文章编号：1006-1959（2018）21-0075-05

Effects of Local Use of Dexmetomidine on Cognitive Function and Expression of Toll Like Receptor 4 after Hip Surgery in Elderly Patients

YU Jian，SHAN Shi-qiang，NIE Yu，WANG Lei

（Department of Anesthesiology，Subject One，Central Hospital of Cangzhou，Cangzhou 061001， Hebei，China）

Abstract：Objective  To investigate the effects of dexmetomidine on cognitive function and monocyte Toll like receptor 4 expression in elderly patients after hip surgery.Methods  60 patients with elective upper femoral fractures were treated with hip screw fixation system. They were randomly divided into ropivacaine group （R group） and dexmedetomidine mixed ropivacaine group （RD group）. 30 cases in each group. All patients underwent a lumbar plexus + sciatic nerve block anesthesia with a neurostimulator， 0.5% ropivacaine in the R group， and 0.5% ropivacaine containing dexmedetomidine 1.5 μg/kg in the RD group.20 ml of lumbar plexus and 10 ml of sciatic nerve. Venous blood was taken 1 d（T0），venous blood was taken immediately after surgery（T1）， 1 day after surgery （T2）， and 3 days after surgery（T3）. The expression of TLR4 in monocytes was observed at T0， T1， T2， T3， and 7 days after surgery （T4）. The levels of interleukin-1β and tumor necrosis factor-α were measured. MoCA was used to evaluate cognitive function at T0， T2， T3， and T4， and the incidence of postoperative cognitive dysfunction was recorded.Results  Compared with T0， the MoCA scores decreased in T2～T3， and the levels of plasma TNF-α and IL-1β in T1～T3 increased（P<0.05）.Compared with R group， the MoCA scores of T2～T3 in RD group were higher than those in R group. The expression of TLR4 was down-regulated at T1～T2， and the levels of TNF-α and IL-1β were decreased at T1～T3 （P<0.05）. The incidence of postoperative cognitive dysfunction in the RD group was lower than that in the R group（P<0.05）. Conclusion  The local administration of  Dexmetomidine may prevent the occurrence of cognitive dysfunction in elderly patients after operation， and the mechanism may be related to the inhibition of TLR4 protein expression and the reduction of inflammatory factor release.

Key words：Dexmedetomidine;Cognitive impairment;Toll-like receptor 4;Inflammatory factor

术后认知功能障碍（post operative cognitive dysfunction，POCD）是老年髋部手术患者术后常见的中枢神经并发症，表现为精神错乱、焦虑、记忆力减退。研究显示[1]，海马区炎性反应与POCD的发生密切相关，故降低围术期炎性介质的产生对预防POCD的发生具有指导意义。Toll样受体4（Toll like receptor 4，TLR4）是识别病原体相关的重要分子，在非感染性免疫炎性反应中发挥重要作用。手术创伤刺激可上调动物模型海马区TLR4的表达，诱发POCD的产生[2]。右美托咪定混合局麻药可避免因线粒体肿胀造成的神经元损伤，抑制神经胶质细胞的活化，从而减少炎性因子的分泌[3]。而Prinz M[4]等研究发现，TLR4在小胶质细胞参与的炎症反应中尤为重要。本研究选择在神经阻滞麻醉下行股骨头置换术的老年患者作为研究对象，探讨右美托咪定局部用药对老年患者TLR4表达的影响，观察TLR4表达水平及炎症反应与POCD的关系。

1资料与方法

1.1一般资料  选择2016年7月～2017年4月在河北省沧州市中心医院住院因“股骨颈骨折或粗隆间骨折”需行动力髖螺钉植入系统（dynamic hip screw implant system，DHS）内固定术的患者60例，研究经我院医学伦理委员会批准，告知患者及家属并签署知情同意书。纳入标准：年龄≥62岁，体重54～79 kg，ASA分级Ⅰ或Ⅱ级;排除标准：①有中枢神经系统和心理疾病者;②术前长期饮酒、服用镇静剂、抗抑郁药、激素者;③有精神疾病史;④肝肾功能损害;⑤存在窦性心动过缓、心脏传导阻滞者;⑥有严重的视力或听力障碍;⑦文盲、术前蒙特利尔认知评估量表（MoCA）评分<26分。采用随机数字表法分为罗哌卡因组（R组）和右美托咪定混合罗哌卡因组（RD组），每组30例。

1.2麻醉方法  术前签署麻醉知情同意书，同时行MoCA评分。手术当日患者均未使用术前用药。入室后建立静脉通路，静脉输入乳酸钠林格氏液6～8 ml/kg，持续面罩吸氧，常规监测ECG、HR、SpO2和MAP。神经刺激仪正极与患者腿部皮肤的一个电极相连，负极连接神经刺激针（0.8 mm×100 mm）。刺激强度：起始电流为1 mA，刺激频率2 Hz，脉冲0.1 ms。腰丛阻滞采用腰大肌间隙阻滞，患者侧卧屈膝屈髋，阻滞侧位于上方。将腰椎各棘突连线形成的中线与经髂后上嵴做中线的平行线之间的垂直线等分为3份，进针点为中外1/3点偏头侧1 cm处，诱发运动反应为股四头肌收缩。坐骨神经阻滞采用后路法，患者取改良西姆斯卧位，在髂后上嵴和大转子后缘之间的连线作垂直平分线，进针点即此线延长3～5 cm至与大转子和骶裂孔连线相交处，诱发运动反应为踝跖曲足内翻或踝背曲足外翻。若相应诱发反应明显，可逐渐调低电流强度至0.3～0.4 mA，若仍有持续的诱发运动反应，检查阻滞针尾端连接的注射器回吸无血后，R组注射0.5%罗哌卡因（AstraZeneca公司，瑞典;批号：NATA）、RD组注射含右美托咪定（江苏恩华药业股份有限公司，批号：20170103）1.5 μg/kg的0.5%罗哌卡因，药物药量为腰丛20 ml、坐骨神经10 ml。术中发生低血压（SP<80 mmHg或降低幅度>基础值30%）时静脉注射麻黄碱5～10 mg;发生高血压（SP>180 mmHg或升高幅度>基础值30%）时静脉输注乌拉地尔15～25 mg;发生窦缓（HR<50次/min）时静脉注射阿托品0.2～0.3 mg。记录术中低血压和窦性心动过缓的发生情况，记录腰丛、坐骨神经阻滞的持续时间（阻滞完成至膝、踝关节运动功能恢复的时间）。

1.3标记物检测  于术前1 d（T0）、术毕即刻（T1）、术后1 d（T2）、术后3 d（T3）取静脉血样2 ml，乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝后，分离血浆，1000 r/min离心10 min，弃上清液，用100 μl移液器吸取中层细胞层细胞100 μl，加入APC-anti-CD14、PE-anti-TLR4各10 μl，吹打混匀，室温避光放置20 min。加人红细胞裂解液2 ml，混匀避光放置15 min，1000 r/min离心10 min，磷酸盐缓冲液（PBS）混匀洗涤，1000 r/min离心10 min，弃去上清液，以PBS液调整细胞液浓度为109/L，4℃保存待测。流式细胞仪选择APC-anti-CD14阳性为门，观察门内10000个单核细胞TLR4的表达水平。利用Cell Quest统计软件进行分析。于T0、T1、T2、T3、术后7 d（T4）另外抽取2 ml静脉血注入促凝管，3000 r/min离心15 min，收集上清液于-20 ℃冰箱中保存，采用ELISA方法测定白细胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（Tumour necrosis factor-α，TNF-α） （试剂盒由南京建成生物科技有限公司提供）。所有标本化验由中心试验室统一完成。

1.4 MoCA评分  分别于T0、T2、T3、T4应用MoCA评估认知功能，由同一名经过专业培训过的医师执行，评估时间固定于17∶00～18∶00。认知评定标准：采用MoCA测评患者认知功能，MoCA量表总分30分，包括注意与集中、执行功能、记忆、语言、视结构技能、抽象思维、计算和定向力8个认知领域的11个检查项目。计算所有患者术前1 d各个测试项目的标准差，将每例患者术前得分与术后得分值与该项测验的标准差相比，若降低≥1个标准差则认为该项测验出现术后认知功能恶化，术后若有≥2个测试项目出现认知功能恶化， 则诊断该患者出现POCD。记录两组认知功能障碍发生率。

1.5统计学方法  采用SPSS 19.0统计学软件进行分析，计量资料以（x±s）表示，组间比较采用单因素方差分析;组内不同时间点比较采用重复测量数据的方差分析;计数资料比较采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1两组患者一般资料比较  两组患者性别、年龄、ASA分级、BMI比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性，见表1。

2.2两组患者IL-1β、TNF-α浓度和TLR4表达的比较  与T0比较， T1～T3时血浆TNF-α、IL-1β水平均升高，差异具有统计学意义（P<0.05）;与R组比较，RD组T1～T3时TNF-α、IL-1β水平降低，差异有统计学意义（P<0.05）。与R组比较，RD组T1～T2时TLR4表达下调，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.3两组患者MoCA评分和POCD发生率比较  两组患者术前MoCA评分差异无统计学意义（P>0.05）。两组患者T2～T3时MoCA评分低于术前（P<0.05）;RD组T2～T3时MoCA评分均高于R组，差异有统计学意义（P<0.05）。RD组患者术后POCD发生率低于R组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

2.4两组麻醉时间及并发症情况  RD组腰丛神经阻滞持续时间（814.31±157.72）min、坐骨神经阻滞持续时间（716.43±218.58）min相应的比R组（342.46±69.91）min、（319.37±72.86）min延长，差异有统计学意义（P<0.05）。术中未见镇静过度、心动过缓等麻醉并发症。

3讨论

术后认知功能障碍表现为精神错乱、焦虑、人格的改变以及记忆受损，人格、社交能力及认知能力下降，老年人更易发生。而因“股骨颈骨折或粗隆间骨折”需要行髋关节置换的患者中老年人居多。术中扩髓创伤大，而手术创伤刺激、术中缺血等因素作用下脑内产生许多炎症细胞因子，进而激活小胶质细胞，分泌大量的炎性介质，引起中枢炎症反应均可造成术后认知功能障碍[5]。故该类患者术后认知功能障碍的发生率较高于一般手术[6]。

本文研究对象为老年患者，参考徐宏伟等研究结果[7]，采用神经刺激器定位腰丛-坐骨神经阻滞麻醉行DHS内固定术，因其阻滞范围小，对循环和呼吸系统影响小，应用于老年患者相对安全，故本研究采用该方法进行麻醉。本研究采用1.5 μg/kg右美托咪定复合罗哌卡因进行神经阻滞麻醉，该方法安全有效，可延长手术区域神经阻滞时间，延迟手术应激反应[8]，保证术中血流动力学尽量平稳，机制与超极化激活环核苷酸门控阳离子通道有关[9]，与于健等研究结果一致[10]。

本研究采用MoCA 评分方法对老年患者术后认知功能进行评估，因其信度良好，内部结构稳定，可以快速而敏感地评估轻度认知功能障碍，排除了情绪和神志异常等因素的影响，评估得分<26分提示患者认知功能改變[11]。TLR4是机体最重要的免疫识别受体，在非感染性免疫炎性反应中发挥关键的作用。中枢内炎症因子主要是由小胶质细胞产生，而激活小胶质细胞后合成、分泌的主要促炎因子是IL-1β、TNF-α。TNF-α可激活TNF-α/ NF-κB信号通路，损伤内皮细胞，影响中枢神经突触连接功能，最终导致动物学习记忆功能障碍[12];Prinz M[4]等研究亦发现，TLR4活性被抑制的多发性硬化症小鼠体内注射脂多糖引起中枢内小胶质细胞IL-1β、TNF-α的表达减弱，表明TLR4作为小胶质细胞表面识别病原分子模式的主要受体在小胶质细胞参与的炎症反应中尤为重要。而Abraham J等[13]研究报道，手术创伤引起大鼠海马内IL-1β含量增加，使得大鼠在水迷宫内测试成绩降低，空间学习能力受损，影响了海马的学习和记忆能力。本研究结果显示，老年患者术后TLR4表达上调，IL-1β、TNF-α炎性因子分泌增加，与R组相比，RD组术后1 d、3 d时MoCA评分升高，POCD发生率降低，T1～T2时TLR4表达下调，提示右美托咪定复合罗哌卡因进行神经阻滞维持时间延长，可延迟手术应激反应，可能预防老年患者POCD的发生，其机制可能与抑制单核细胞TLR4的表达有关。

本研究中RD组与R组比较，老年患者股骨头置换术后IL-1β、TNF-α分泌减少，POCD发生率下降，这与Huang XZ[3]等研究报道相一致，其研究表明右美托咪定联合罗哌卡因不但延长神经阻滞镇痛时间，还可避免因线粒体肿胀造成的神经元损伤，抑制神经胶质细胞的活化，从而减少炎性因子的分泌。Wang Y等[14]亦在研究发现，POCD的老年大鼠海马小胶质细胞中，TLR4蛋白表达上调，激活下游的核转录因子κB（NF-κB），导致IL-1β、TNF-α表达增高，进而损害学习记忆功能，因此降低TLR4蛋白的表达，可降低炎症介质的释放，抑制炎症反应，POCD症状得以缓解。

综上所述，右美托咪定局部用药可能是通过抑制TLR4蛋白的表达，减少炎性因子释放，从而预防老年患者POCD的发生。因此，通过调控TLRs信号途径调控海马神经，可能对预防POCD的发生有积极作用。

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