脑脊液胆碱能生物标志物与老年患者术后谵妄的相关性

谢春晖 郭雨微 林旭 王彬 刘晨 李肖璇 董瑞 王明山 于新娟 毕燕琳

（1 潍坊医学院麻醉学院,山东 潍坊 261053;青岛大学附属青岛市市立医院 2 麻醉科;3 临床研究中心）

术后谵妄（POD）常见症状包括意识清晰度下降、视幻觉、思维混乱、定向和记忆障碍、睡眠周期紊乱等〔1〕，临床发生率4%～70%〔2〕，而接受关节置换手术的发生率为17%〔3〕。神经递质功能障碍可能是POD 发生的主要致病基础，其中胆碱能系统尤为重要〔4〕。胆碱能抗炎通路是影响和调节炎症反应的神经回路，其刺激迷走神经可释放乙酰胆碱（ACh），由参与学习与认知的胆碱乙酰转移酶（ChAT）、乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BuChE）维持动态平衡〔5〕。本课题组前期基础研究表明POD 小鼠海马胆碱能抗炎通路可能与POD发病机制有关〔6〕，α7nAChR 拮抗参与了胫骨骨折老龄大鼠POD 的形成〔7〕。同时最新研究表明中枢胆碱能退行性变参与POD 的发生发展〔8〕，又有临床研究表明术前血浆胆碱酯酶活性较低的患者更常被诊断为POD〔9〕，而脑脊液生物标志物比血浆更具有临床意义及诊断价值〔10〕。本研究拟探讨脑脊液胆碱能生物标志物与老年患者POD 的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究已获医院伦理委员会批准（伦理审批号:2018 临审Y 字第110 号），申请并完成中国 临床实 验注册（注册号:ChiCTR1900023729），并在患者及其家属知情同意情况下签署知情和自愿配合调查同意书。选择2018 年7 月至2019 年9 月择期在脊椎-硬膜外联合阻滞下行膝/髋关节置换术的患者193 例，年龄65～85 岁，体重50～80 kg，美国麻醉师协会（ASA）分级Ⅰ～Ⅲ级，受教育程度能够完成术前认知功能测试。排除标准:①中枢神经系统感染，头部创伤，癫痫，多发性硬化或其他主要神经系统疾病；②主要心理障碍（如抑郁症、谵妄等）；③可能影响生物标志物在脑脊液中水平的严重系统疾病（如恶性肿瘤等）；④遗传病家族史；⑤长期服用精神类药物、类固醇类药物、激素药物；⑥近期有重大手术史；⑦严重视力和听力障碍；⑧术前凝血功能异常；⑨术前简易精神状态量表（MMSE）＜23 分。收集患者年龄、术前血糖、合并疾病（如高血压、冠心病、糖尿病等）、手术史、吸烟史和输血史等详细病史资料。最终纳入者166例，POD 26 例（15.67%），POP 组和非POP 组一般资料（除年龄外）差异不显著（P＞0.05），见表1。

表1 两组一般资料比较()

表1 两组一般资料比较()

1.2 麻醉方法 术前常规禁饮食，均不使用术前用药。入室后建立外周静脉通道，连接心电监测仪，常规监测心电图（ECG）、血氧饱和度（SpO2）、血压（BP）。所有受试者均行脊椎-硬膜外联合阻滞，体位选择侧卧位，选择L3～4 间隙穿刺，蛛网膜下腔穿刺成功后，抽取脑脊液2 ml（离心去沉淀后-80℃冷冻保存）。注入1%罗哌卡因2.0 ml+0.9%生理盐水1 ml 的混合液2.0～2.5 ml，给药时间为30 s，恢复仰卧位后麻醉平面控制在T8～10，麻醉平面不足时硬膜外补充2%利多卡因3～5 ml。术中常规面罩吸氧4 L/min，若收缩压（SBP）＜90 mmHg 或降低超过基础值的20%时静脉注射麻黄碱2 mg 以稳定BP 水平；若心率（HR）＜50 次/min，静脉注射阿托品0.2 mg 以稳定HR。术后均采用患者自控静脉镇痛（PCIA）〔诺扬10 mg+赛格恩5 mg+0.9%生理盐水稀释至100 ml，后维持视觉模拟评分法（VAS）评分＜5 分〕。术毕送入恢复室，观察30 min 患者无异常后，回病房后继续监测生命体征，持续低流量1～2 L/min吸氧。手术时间长于240 min，出血量大于全身血容量10%的患者排除本研究。

1.3 指标检测 分光光度法检测脑脊液中ChAT活性步骤:（1）测定管和空白管均加试剂一52.5 μl+试剂二2.5 μl+试剂三5.0 μl+试剂四5.0 μl+试剂五5.0 μl+试剂六5.0 μl，混匀，37℃水浴预温5 min。（2）测定管+待测样本10 μl，空白管+煮沸的待测样本（离心冷冻保存后）10 μl。（3）混匀，37℃水浴20 min，100℃沸水水浴2 min 终止反应。（4）测定管和空白管均加425 μl 蒸馏水，混匀，4 000 r/min×10 min 离心后取上清液进行显色反应。（5）测定管和空白管分别加上清液450 μl+试剂七10 μl，混匀，静置15 min，用分光光度计在波长324 nm，用1 cm 光径，2 mm 内径的石英比色皿，蒸馏水调零，测定各管吸光度（ChAT 活性试剂盒货号A079-2）；分光光度法检测脑脊液中AChE、BuChE活性步骤:（1）空白管加入0.1 ml 双蒸水+0.5 ml底物缓冲液+0.5 ml 显色应用液，标准管加0.1 ml标准品应用液+0.5 ml 底物缓冲液+0.5 ml 显色应用液，测定管加0.1 ml（离心冷冻保存后）样本+0.5 ml底物缓冲液+0.5 ml 显色应用液，对照管加0.5 ml底物缓冲液+0.5 ml 显色应用液。（2）混匀，37℃准确反应6 min。（3）四管均加入抑制剂0.03 ml+透明剂0.1 ml，对照组加入0.1 ml 样本。（4）混匀，静置15 min，用分光光度计在波长412 nm，0.5 cm光径，双蒸水调零，测定各管吸光度值（BuChE 活性试剂盒货号:A025，AChE 活性试剂盒货号A024）。

1.4 评估方法 采用美国精神疾病协会的精神疾病诊断和统计手册（第四版）（DSM-Ⅳ）制定的标准，用CAM 法作为POD 的评估诊断工具〔11〕。以上术前、术后相关评估均由同一名医生完成。

1.5 分析指标 分析患者性别、年龄、术前血糖、糖尿病、冠心病、高血压、手术史和输血史及术前脑脊液中ChAT、AChE 和BuChE 活性。

1.6 统计分析 采用SPSS19.0 软件进行χ2、t检验、Logistic 回归分析。

2 结果

2.1 两组脑脊液生物标志物活性比较 两组ChAT、AChE 和BuChE 活性差异均有统计学意义（P＜0.001）。见表2。

表2 两组脑脊液生物标志物活性的比较(,U/ml)

表2 两组脑脊液生物标志物活性的比较(,U/ml)

2.2 脑脊液标志物与POP 关系的Logistic 回归分析 将脑脊液中ChAT、AChE 和BuChE 活性分别进行Logistic 回归，脑脊液中ChAT 活性升高、AChE 活性降低和BuChE 活性降低与POD 相关；在校正其他POD 相关影响因素后，ChAT 活性升高、AChE 活性降低和BuChE 活性降低仍与POD 具有相关性（均P＜0.001）。见表3。

表3 脑脊液生物标志物与POP 关系的Logistic 回归分析

3 讨论

POD 作为术后严重并发症之一，临床发生率较高，常导致康复延迟、住院时长延长、医疗费用增加和病死率增高，甚至可能发展为永久性认知功能障碍〔12〕。本研究POD 发生率与既往相关研究结果基本相符〔2，3〕。POD 的发病机制目前仍不明确，而胆碱能学说是其重要发病机制之一。胆碱能抗炎通路是影响和调节炎症反应的神经回路，其刺激迷走神经可释放ACh，由参与学习与认知的ChAT、AChE和BuChE 维持动态平衡〔5〕。随着年龄增长，胆碱能神经系统的退化会导致阿尔茨海默病（AD）的发生，通过对脑脊液分析确定患有AD 的老年人术后会增加发生POD 的风险〔13〕。

本研究表明年龄是POD 的影响因素。受试者年龄均在65～85 岁，则说明年龄＞65 岁是POD 的影响因素。同时也有研究证明，尽管POD 可在任何年龄段中发生，但高龄仍是POD 的高危因素，POD的发生率随年龄增长而增加〔14〕。高龄患者常伴随着认知功能和自身储备功能的下降，而这也是高龄患者易发生术后谵妄及其他不良后果的原因〔15〕。既往研究结果显示，术前血糖和糖尿病也是POD 的危险因素〔16，17〕，但本研究结果与上述研究结果不符，两者是否为POD 的危险因素还有待大样本试验进一步研究证实。POD 患者在手术前血浆胆碱酯酶活性显著降低，这表明静息状态下胆碱酯酶的改变是POD 的风险标志〔9〕。本研究结果与既往相关研究结果相符〔9〕。

乙酰胆碱合成酶（ChAT）活性上调，可加强中枢胆碱能系统，减轻中枢炎性反应程度并改善POD 的症状〔18〕；术前脑脊液中低活性AChE 与POD 相关，而大脑内胆碱能系统功能和人体觉醒、注意力、记忆力、感觉和运动功能等有关，由于老年人大脑功能进行性退化，脑内乙酰胆碱合成相对减少，老年人术后更易发生POD〔19〕；术前脑脊液中低活性BuChE 与POD 相关，同时有研究表明，POD 患者BuChE 活性明显低于非POD 患者，提示BuChE 活性降低可作为POD 的危险因素，BuChE 活性下降可能是老年患者非心脏手术POD 的危险因素〔20〕。既往研究表明，POD 患者在手术前血浆胆碱酯酶活性显著降低，这表明静息状态下胆碱酯酶的改变是POD 的风险标志〔9〕，而脑脊液生物标志物比血浆更具有临床意义及诊断价值〔10〕。因此与探究术前血浆胆碱酯酶活性变化的研究相比，本研究创新点不仅在于选择更具临床意义及诊断价值的术前脑脊液进行研究，而且对脑脊液中ChAT 活性进行分析；同时将胆碱酯酶分为AChE、BuChE 进行活性分析，发现脑脊液胆碱能生物标志物高活性ChAT、低活性AChE 和BuChE 与老年患者POD相关。