外周血脑型脂肪酸结合蛋白和激肽释放酶6对高龄髋关节置换患者术后认知功能障碍的预测价值

戴 敏, 杨子昌, 胡瑞霖, 李倩倩, 易剑敏, 虞 琦

(江西省南昌市南昌大学第一附属医院, 1. 普外科, 2. 麻醉手术部, 江西 南昌, 330052)

认知系大脑接受、处理外界信息后将其转化成心理活动,进而获得理解、计算、语言及记忆等应用知识的过程,当出现某一项或多项损伤后,则会影响正常的生活和社会功能,导致认知功能障碍[1]。研究[2-3]发现,术后认知功能障碍(POCD)是指麻醉后发生记忆力衰退、定向思维障碍及社交能力降低等精神紊乱综合征,轻度表现为认知异常,中重度则表现为记忆损伤、语言组织能力缺失甚至人格变化等,严重影响患者的生活质量。流行病学资料[4]显示,POCD常见于体外循环心脏术,发病率为30%～80%,且术后3个月发生率仍高达30%; 而非心脏手术类如髋关节置换等,手术数周后POCD发生率可达26%,术后3个月发生率可降低至10%,且高龄患者POCD发生率显著高于非高龄患者。目前,部分POCD患者可恢复正常,但仍有部分患者存在长期认知功能障碍,甚至恶化为痴呆,因而识别POCD高发群体,预防和减少高龄手术患者POCD发生成为临床重点研究方向。

POCD发病机制较为复杂,可能与中枢神经系统损伤、炎症反应和氧化应激反应有关,脑型脂肪酸结合蛋白(B-FABP)是低分子蛋白,介导脂肪酸的摄取、转运及酶活性调控等生理过程,可通过细胞内的脂肪酸调节炎性因子表达[5]。激肽释放酶6(KLK6)作为丝氨酸蛋白酶,可分解突触核蛋白,并可激活蛋白酶活化受体,诱导基质金属蛋白9分泌,提高血脑屏障通透性,使得外周血中的炎性因子进入中枢神经系统,加重炎症反应[6], 二者均可能与POCD的发生、发展相关,但其具体应用于POCD的预测和诊断效能研究相对较少。本研究探讨外周血B-FABP和KLK6对高龄髋关节置换患者POCD的预测价值,现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年7月—2021年12月本院收治的145例髋关节置换术患者为研究对象,其中男40例,女105例; 病程1～3年,平均(2.0±0.2)年; 年龄75～85岁,平均(80.2±1.8)岁。本研究经本院伦理委员会审核并批准。术后7 d时,采用蒙特利尔认知功能量表(MoCA)评估POCD[7],并将患者分为POCD组(n=39)和非POCD组(n=106)。纳入标准: ① 符合髋关节置换手术适应证者,如类风湿性关节炎、髋臼骨折或原发性骨关节炎等,患者年龄≥75岁; ② 耐受性强且可行椎管内麻醉者,美国麻醉医师协会(ASA)分级Ⅰ～Ⅲ级; ③ 能正常沟通交流者,无精神障碍; ④ 病例资料齐全者,愿意配合治疗并采集样本,家属知情同意本研究。排除标准: ① 合并髋部神经病变、病理性肥胖等髋关节置换术禁忌证者; ② 合并凝血功能障碍、自身免疫性疾病者; ③ 不配合血清学指标采集、治疗者; ④ 高血压、糖尿病等基础疾病控制差者,合并严重心脑血管疾病者; ⑤ 近1个月服用抗生素等药物治疗者。

1.2 研究方法

所有患者入院后均完善检查,综合评估手术指征,术前4 h禁饮,术前8～12 h禁食。进入手术室后,连接上肢静脉通道,并穿刺桡动脉,实时监测心电图、直接动脉压及血氧饱和度等参数,行椎管内麻醉。患者取侧卧体位,在L2～3椎间隙位置穿刺,待穿刺针到达蛛网膜下腔时,推注左比卡因注射液(江苏恒瑞医药股份有限公司,国药准字H20020507),剂量为0.15～0.20 mg/kg,控制麻醉平面在T10平面以下,术后应用镇痛泵镇痛。

1.3 观察指标

1.3.1 血清B-FABP和KLK6检测: 采集老年髋关节置换患者术前及术后3、7 d外周静脉血,应用离心机分离样品,上清液即为目标产物。采用Thermo微量Heraeus Fresco 21型号离心机, 3 000转/min离心20 min, 半径8 cm, 温度4 ℃, 将上清液保存在-70 ℃液氮中,统一检测。采用Thermo热电FC酶标仪测定血清B-FABP和KLK6水平,试剂盒和设备均经过校验,试剂盒购自苏州近岸蛋白质科技股份有限公司。

1.3.2 MoCA评分: 术前和术后7 d时,应用MoCA评估患者认知功能,包括抽象、定向力、注意、延迟回忆、视空间、语言及命名等条目,满分为30分,评分<26分定义为POCD。

1.3.3 基线资料: 研究人员自行设计调查问卷,收集患者性别、年龄、糖尿病、冠心病、高血压、手术时间、失血量、麻醉时间、体质量指数、学历及术前MoCA评分等。

1.3.4 诊断效能: 以血清B-FABP和KLK6为检验变量,以术后7 d是否发生POCD为状态标量(金标准为术后7 d的MoCA评分),进行受试者工作特征(ROC)曲线检验。

1.4 统计学方法

2 结 果

2.1 POCD组和非POCD组患者不同时点血清B-FABP和KLK6比较

术后3、7 d时, 2组B-FABP水平均较术前升高, KLK6水平均较术前降低,其中POCD组B-FABP水平高于非POCD组, KLK6水平低于非POCD组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 POCD组和非POCD组不同时点血清B-FABP及KLK6比较

2.2 术后认知功能评分与血清B-FABP和KLK6的相关性分析

POCD组患者术后7 d的MoCA评分为(24.26±0.46)分,非POCD组为(27.03±0.53)分; Pearson相关分析显示,认知功能障碍评分与术后3、7 d的B-FABP呈负相关(r=-0.469、-0.341,P<0.05), 认知功能障碍评分与术后3、7 d的KLK6呈正相关(r=0.891、0.473,P<0.05), 而认知功能障碍评分与术前B-FABP和KLK6无相关性。见图1。

A: 术前B-FABP与认知功能障碍的相关性; B: 术后3 d的B-FABP与认知功能障碍的相关性;C: 术后7 d的B-FABP与认知功能障碍的相关性; D: 术前KLK6与认知功能障碍的相关性;E: 术后3 d的KLK6与认知功能障碍的相关性; F: 术后7 d的KLK6与认知功能障碍的相关性。

2.3 单因素分析和多因素Logistic回归分析

单因素分析显示, POCD组和非POCD组各指标比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。建立非条件Logistic回归模型,以是否发生POCD为因变量(是=1, 否=0), 以单因素分析中有统计学意义的指标为自变量,即术后3、7 d的血清B-FABP和KLK6; 此外,术后认知功能评分和B-FABP、KLK6有显著相关性,故不考虑作为自变量纳入。回归采用向后逐步法(α进=0.05,α退=0.10), 结果显示术后3 d的 B-FABP(OR=1.898, 95%CI: 1.202～2.997)、术后7 d的B-FABP(OR=1.669, 95%CI: 1.125～2.474)、术后3 d的KLK6(OR=0.676, 95%CI: 0.553～0.828)和术后7 d的KLK6(OR=0.604, 95%CI: 0.400～0.912)是POCD发生的影响因素。见表3。

表2 POCD组和非POCD组患者单因素分析结果

2.4 血清B-FABP和KLK6对POCD的预测价值

以血清B-FABP和KLK6为检验变量,以是否发生POCD为状态标量,绘制ROC曲线,结果显示当术后3 d的 B-FABP临界值为156.34 ng/L时,其对应的敏感度为69.23%, 特异度为70.75%, 曲线下面积(AUC)为0.801(95%CI: 0.750～0.852); 当术后7 d的B-FABP临界值为133.02 ng/L时,其对应的敏感度为71.79%, 特异度为71.70%,AUC为0.760(95%CI: 0.707～0.812); 当术后3 d的KLK6临界值为5.52 μg/L时,其对应的敏感度为58.97%, 特异度为60.38%,AUC为0.631(95%CI: 0.564～0.698); 当术后7 d的KLK6临界值为6.01 μg/L时,其对应的敏感度为61.54%, 特异度为63.21%,AUC为0.708(95%CI: 0.645～0.772); 根据Logistic回归结果建立上述4个指标联合应用的风险预测模型(联合应用回归预测模型的临界值按模型计算,其中各样本的各检验变量取值为≥临界值=1, <临界值=0), 当模型临界值为1.29(去常数项)时,对应的敏感度为82.05%, 特异度为80.19%,AUC为0.869(95%CI: 0.831～0.907)。见图2。

图2 血清B-FABP和KLK6对POCD预测诊断效能的ROC曲线

3 讨 论

随着生活质量和医学技术水平的提高,在人口老龄化加剧的背景下,老年人基础疾病发生率逐年增加,若出现髋臼骨折、骨关节炎等疾病,可通过髋关节置换术改善患者生存条件,但极易合并POCD, 严重者甚至造成老年痴呆,危及生命安全[8-9]。研究[10]发现,手术应激反应和麻醉诱导可刺激机体炎症反应,作用于中枢神经系统,进而诱发POCD, 且多发生于老年患者。目前POCD尚无有效预测和治疗手段,仅可通过认知功能障碍量表评估,但术后患者因疼痛、麻醉等因素影响,无法准确填写量表,且量表的评估具有一定的滞后性和主观性,而血清指标具有采集便捷、客观性等优点,已成为临床预测疾病的常规方式[11-12]。

POCD的发生与中枢系统炎症反应有关, B-FABP是低分子胞液蛋白,可协助长链脂肪酸发挥摄取、转运、代谢及神经系统发育等生理作用,在急性脑损伤发生后,其呈异常动态表达[13]。XU X等[14]研究表明,正常人血清B-FABP呈低表达状态,而当出现脑损伤或手术等应激反应后极速增加,且B-FABP的下调表达可减少白细胞介素和肿瘤坏死因子等炎性因子的合成、分泌; 其过表达可增加白细胞介素-7和白细胞介素-18的释放,诱发POCD。本研究结果显示, POCD组患者术后3、7 d的B-FABP显著高于非POCD组; 认知功能障碍评分与术后3 d的B-FABP和术后7 d的B-FABP呈负相关(r=-0.469、-0.341,P<0.05), 且术后3 d的B-FABP(OR=1.898, 95%CI: 1.202～2.997)和术后7 d的B-FABP(OR=1.669, 95%CI: 1.125～2.474)是POCD发生的影响因素,证实血清B-FABP可促进POCD的进展。进一步比较诊断效能,术后3 d的B-FABP为156.34 ng/L时,其对应的敏感度为69.23%,特异度为70.75%,AUC为0.801(95%CI: 0.750～0.852); 术后7 d的B-FABP临界值为133.02 ng/L时,其对应的敏感度为71.79%, 特异度为71.70%,AUC为0.760(95%CI: 0.707～0.812)。张蔚等[15]研究证实,术后B-FABP截断值为152.58 ng/L时,敏感度为80.0%, 特异度为90.0%, 诊断效能高于本研究结果,可能与样本量、年龄和手术类型不同有关。

POCD多发生于高龄患者术后阶段,可能与脑神经功能失调有关。KLK6作为一种蛋白酶,可作用于蛋白酶活化受体,刺激丝裂原活化蛋白激酶信号通路,介导神经元和胶质细胞的生长、发育、分化及凋亡等过程,提高中枢神经炎性因子表达,而中枢炎性因子的过度表达可诱发POCD; 同时,神经元蛋白酶活化受体可作用于磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路以减少炎性因子的表达[16-18]。本研究结果表明,髋关节置换术后外周血KLK6的动态表达可造成抗炎和促炎的紊乱,引发POCD; ROC曲线显示,术后3 d的KLK6为5.52 μg/L时,其对应的敏感度为58.97%, 特异度为60.38%,AUC为0.631(95%CI: 0.564～0.698); 术后7 d的KLK6临界值为6.01 μg/L时,其对应的敏感度为61.54%, 特异度为63.21%,AUC为0.708(95%CI: 0.645～0.772), 提示血清KLK6可用于预测POCD的发生,但诊断效能偏低,而联合多种血清标志物可以提高疾病的检出率。本研究对血清B-FABP和KLK6进行Logistic回归分析,结果显示二者联合的敏感度显著高于单独血清B-FABP、KLK6的诊断效能,且特异度和准确率较高。

综上所述,血清B-FABP、KLK6单独和联合检测可有效预测POCD的发生,并与认知功能障碍相关。术后不同时点的血清B-FABP和KLK6是POCD发生的预测指标,临床应根据指标进行针对性的干预。