老年全身麻醉患者血清ADP、S-100β蛋白及HIF-1α水平与术后认知功能障碍的相关性分析

宁栩，陈欢，司海超，司小萌

（南阳市中心医院 麻醉科，河南 南阳 473000 ）

术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction,POCD）为手术麻醉后常见神经系统并发症。老年患者因身体条件较差，在全身麻醉后出现POCD 的概率较高，可损害患者反应速度、注意力、执行能力、记忆力等，严重影响患者工作能力和生活质量，甚至增加死亡率，因此早期诊断十分必要［1］。目前临床尚不完全明确POCD发生病理生理学机制，但研究发现，麻醉和手术可影响患者内环境稳定性，使机体处于应激状态，启动炎症级联反应，损害患者神经系统，引起认知功能障碍［2］。脂联素（adiponectin,ADP）为一种内源性生物活性多肽，具有抗肿瘤、降血糖、抗炎等多种作用［3］。S-100β 蛋白是一种酸性钙结合蛋白，研究表明，脑组织受损后血清S-100β 蛋白水平明显提升，与神经系统疾病密切相关［4］。缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α）为缺氧关键调节剂，研究表明，缺氧与炎症相互依存，同时缺氧状态下HIF-1α 可启动激活多种下游基因，导致神经细胞变性坏死［5］。本研究探讨老年全身麻醉患者血清ADP、S-100β 蛋白及HIF-1α 水平与POCD 的相关性，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取南阳市中心医院2017 年1 月至2019 年1月收治的159 例接受手术治疗的老年患者，其中男87 例，女72 例；年龄60～83 岁，平均（69.08±4.86）岁；体质量指数（BMI）18～31 kg/m2，平均（24.56±2.82）kg/m2；受教育年限2～17 年，平均（10.13±3.29）年。纳入标准：①年龄≥60岁；②接受全身麻醉手术治疗者；③患者及家属均知情研究；④术前无认知功能障碍者；⑤美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists,ASA）分级Ⅰ～Ⅱ级。排除标准：①肢体功能障碍者；②中枢系统疾病者；③近期使用精神类药物者；④酗酒史；⑤肝肾功能损害者。本研究经南阳市中心医院伦理委员会批准。

1.2 方法

所有患者术前1 d 禁食8 h，禁饮4 h，进入手术室前30 min 肌肉注射0.1 g 苯巴比妥钠（哈药集团三精制药有限公司，国药准字：H23 021166；规格：2 mL∶0.2 g）和0.5 mg 阿托品（上海禾丰制药有限公司，国药准字：H31 021057；规格：2 mL∶10 mg）。进入手术室后常规给予生命体征监测，麻醉诱导前告知患者深呼吸，吸入纯氧，麻醉诱导：1.5 mg/kg 琥珀胆碱（西安汉丰药业有限责任公司，国药准字：H20 054745；规格：1 mL∶50 mg）；3～4 g/kg芬太尼（宜昌人福药业有限责任公司，国药准字：H42 022076；规格：2 mL∶0.1 mg）；0.05 mg/kg 咪达唑仑（宜昌人福药业有限责任公司，国药准字：H20067040，规格：3 mL∶15 mg）。麻醉维持：静脉间断注射维库溴铵（湖北科益药业股份有限公司，国药准字：H20084581，规格：4 mg）0.05 mg/kg；持续静脉注射瑞芬太尼（宜昌人福药业有限责任公司，国药准字：H20030197，规格：1 mg），以0.9%氯化钠注射液稀释为25 μg/mL 浓度溶液；持续静脉注射异丙酚（西安力邦制药有限公司，国药准字：H20110096，规格：50 mg∶500 mg）1 mg/kg；间断吸入异氟醚（雅培制药有限公司，批准文号：X19990127，规格：9990%）1%～2.5% 配以氧/氧化亚氮混合物调整麻醉深度。

1.3 POCD 评估和分组

术后1 d 使用简易精神状态检查表（minimental state examination,MMSE）评估患者认知功能，由FOLSTEIN 等［6］于1975 年制定，包括5 个项目，总分值0～30 分，<27 分为存在认知功能障碍。根据MMSE 评分将159 例老年患者分为POCD 组（n=53）和非POCD 组（n=106）。

1.4 血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平测定

分别抽取所有患者手术前和术后1 d 5mL 空腹静脉血液，3 000 r/min 离心10 min，半径10 cm，分离血清，免疫比浊法（杭州联科美讯生物医药技术有限公司）测定ADP 水平，酶联吸附法（上海齐一生物科技有限公司）测定S-100β 蛋白水平，免疫组化法（上海彩佑实业有限公司）测定HIF-1α水平，所有操作严格按照试剂盒说明书进行。

1.5 统计学方法

选用SPSS 26.0 统计学软件，计数资料以百分率（%）表示，采用χ2检验；计量资料以均数±标准差（）表示，采用t检验；相关性采用Pearson 相关性分析；受试者操作特征（ROC）曲线分析血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平对老年全身麻醉POCD 的预测价值。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较

两组性别、年龄、BMI、ASA 分级、教育年限、麻醉时间、手术时间、出血量、呼吸恢复时间、睁眼时间、拔管时间比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2 手术前后两组血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平及MMSE 评分比较

手术前两组血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平及MMSE 评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）；术后两组血清ADP 水平和MMSE 评分均明显降低，S-100β 蛋白、HIF-1α 水平明显提升，POCD 组改变更显著，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 手术前后两组血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平及MMSE 评分比较（）

表2 手术前后两组血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平及MMSE 评分比较（）

注：†与非POCD 组比较，P<0.05。

2.3 POCD 组术后MMSE 评分与血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平的相关性分析

Pearson 相关性分析显示，POCD 组术后MMSE 评分与血清ADP 水平呈正相关，与S-100β蛋白、HIF-1α 水平呈负相关（P<0.05）。见表3。

表3 POCD 组术后MMSE 评分与血清ADP、S-100β蛋白、HIF-1α 水平的相关性分析

2.4 血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平对老年全身麻醉患者POCD 的预测价值

ROC 曲线显示，ADP+S-100β 蛋白+HIF-1α 预测老年全身麻醉患者POCD 的曲线下面积（AUC）大于各指标单独预测（Z=3.332、2.699、3.440,P=0.001、0.007、0.001），敏感度和特异度也更高。见表4。

表4 血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平对老年全身麻醉患者POCD 的预测价值

3 讨论

随着生活水平和医疗技术的提高，人类平均寿命得到了极大的延长，随着年龄的增长，身体各组织、器官及系统功能均会逐渐减退，特别是老年人群，需要接受大手术的机会远高于中青年人群，由于对麻醉和手术的耐受性差，因此术后并发症的概率和程度更高、更严重。中枢神经系统功能障碍是老年患者心脏手术和非心脏大手术中严重并发症，包括痴呆、谵妄、POCD 等。POCD 被定义为术后认知领域“超预期”恶化，包括长短期认知、情绪、记忆、昼夜节律恶化。目前临床对POCD 尚没有统一的诊断标准，多通过神经心理测量进行诊断，MMSE 评分为国内外广泛用于认知功能障碍评定的量表，能反映患者记忆力、定向力、理解力、意识等情况，具有简单易行和高灵敏度、特异度等优势。但MMSE 评分是通过问答方式进行的，部分患者可能依从性不高，导致结果误差，而血清标志物检测则不受影响。

既往研究认为脂肪组织是为机体提供能量储存的场所，但后续发现脂肪组织还是机体重要的内分泌器官，可产生、分泌多种细胞因子和激素，在多种炎症和代谢疾病中扮演重要角色［7］。ADP是一种激素蛋白，主要由脂肪组织分泌，可通过结合其受体R1、R2 发挥相应作用，大量研究证实，其对人体具有保护作用［8］。研究［9］显示，在肥胖、糖尿病患者中，血清ADP 水平明显降低，随着其水平降低，可降低抗氧化、抗炎、胰岛素增敏作用，促进疾病发展。随着研究的进一步深入，发现ADP 不仅在心血管疾病和代谢疾病中发挥重要作用，还能对神经细胞起到直接作用，能保护海马区域的神经细胞［10］。本研究结果显示，POCD 患者血清ADP 水平明显低于非POCD 组，与MMSE 评分呈正相关（P<0.05），说明ADP 水平变化与POCD 发生密切相关。随着其水平提升，POCD 发生概率越低，分析与以下机制有关：①ADP 可调节葡萄糖代谢，纠正脑部葡萄糖供应不足，避免神经元坏死和凋亡；②ADP 能提升胰岛素敏感度，参与能量代谢调节和神经营养；③ADP 能降低促炎因子表达，增加抗炎因子表达，避免神经元受炎症损害；④ADP 可降低β-淀粉样蛋白产生和堆积，改善患者认知功能［11］。

S-100 蛋白是一组低分子钙结合蛋白，其中S-100β 蛋白由两个β 亚单位组成，分子量21 ku，具备广泛的生物活性，在细胞增生、凋亡、分化、基因表达中发挥重要作用。S-100β 蛋白对中枢神经系的胶质细胞具备高度特异性，虽然软骨细胞、脂肪细胞、黑色素细胞也会分泌S-100β 蛋白，但在胶质细胞中表达最高。研究［12］发现，脑损伤后脑脊液中S-100β 蛋白表达明显提升，与脑损伤程度呈正相关，同时外周血液中S-100β 蛋白表达也会明显提升，虽然较脑脊液反映较慢，但变化趋势相同，因此检测血液中S-100β 蛋白水平也能帮助判断脑损伤。本研究结果显示，POCD 患者血清S-100β 蛋白水平高于非POCD 组，与MMSE 评分呈负相关（P<0.05），说明S-100β 蛋白水平变化与POCD 发生密切相关。随着其水平提升，POCD 发生概率越高，分析是脑组织受损后S-100β 蛋白可经损害的血脑屏障进入脑脊液和外周血液循环，随着损伤加重，分泌的S-100β 蛋白越多，因此能反映POCD 发生和严重程度。

HIF 为一种氧依赖转录激活因子，可通过结合低氧反应元件，引发下游基因转录，其表达浓度与细胞内氧含量密切相关，HIF-1α 为HIF 家族一员，由826 个氨基酸组成，低氧状态下，线粒体电子传链受抑制，可抑制HIF-1α 降解，故缺氧状态下，HIF-1α 广泛表达于组织细胞中［13］。炎症反应为机体重要的反应，当机体受刺激时，则会激活炎症相关介质以修复组织，但若抗炎与促炎失衡，则会破坏自身组织，研究发现，肿瘤坏死细胞因子-α 诱导的炎症反应可促进HIF-1α mRNA 表达及活化［14］。本研究结果显示，POCD 患者血清HIF-1α 水平高于非POCD 组（P<0.05），分析与患者麻醉后吸入氧气含量降低有关，同时麻醉和手术可使老年患者处于应激状态，激活炎症反应，导致HIF-1α 大量表达。结果显示，POCD 患者血清HIF-1α 水平与MMSE 评分呈负相关（P<0.05），说明随着HIF-1α 水平的提升POCD 发生概率越高，分析是HIF-1α 可增加下游促凋亡基因BNIP3和p53 表达，促进神经细胞凋亡［15］。结果显示，ADP+S-100β 蛋白+HIF-1α 预测老年全身麻醉患者POCD 的AUC、敏感度、特异度均高于各指标单独预测，说明联合检测血清ADP、S-100β 蛋白、HIF-1α 水平有助于准确预测POCD，指导临床治疗。

综上所述，老年全身麻醉POCD 患者血清ADP 水平明显降低，S-100β 蛋白和HIF-1α 水平明显提升，与POCD 发生密切相关，联合检测能提升POCD 预测价值。