西维来司他钠对急性Stanford A 型主动脉夹层手术患者术后谵妄的预防作用及其机制

马红霞，卢星，袁野，吴光玲

河南省胸科医院 郑州大学附属胸科医院麻醉科，郑州 450000

急性Stanford A 型主动脉夹层（ATAAD）是一种发病急、进展快、病情凶险的心脏大血管疾病，手术并发症及病死率较高，预后极差。ATAAD 的手术治疗需要在体外循环及深低温停循环（DHCA）下进行，在接受ATAAD 手术的患者中，术后谵妄（POD）发生率非常高［1］。POD 是一种在老年患者中常见的术后并发症，其痴呆转化率达70%，对患者预后及生活质量产生非常严重的不良影响［2］。在POD 的发生发展中，氧化损伤起着重要作用［3］。铁死亡是一种近年来提出的调节性细胞死亡形式，已被证明在神经变性、缺血性器官损伤等多种生理过程中发挥重要作用［4］。外周血单个核细胞（PBMCs）作为评估机体氧化应激反应的一个主要指标，具有精确及可靠的优点。西维来司他钠是一种中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂，用于改善全身性炎症反应综合征的急性肺损伤及急性呼吸窘迫综合征，具有组织保护、抗炎等作用。研究表明，西维来司他钠对脊髓缺血再灌注损伤具有保护作用［5］。另有临床试验发现，西维来司他钠可改善需要长期机械通气的ATAAD 患者的术后氧合指数，减轻炎症反应并降低相关病死率［6］。但西维来司他钠对ATAAD 手术患者术后谵妄发生的影响以及其机制尚不清楚。2022 年8 月—2023 年7 月，本研究观察麻醉前应用西维来司他钠对ATAAD 手术患者POD发生的影响，并探讨其机制是否与PBMCs 铁死亡有关。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 经郑州大学附属胸科医院医学伦理委员会批准［（2022）伦申第（05-01）］，选择同期于本院手术室急诊行ATAAD 手术的患者作为研究对象。纳入标准：根据临床症状、体征、影像学、超声检查证实为ATAAD，有极高危主动脉夹层破裂风险，需要急诊行手术治疗；年龄＜65 岁；美国麻醉医师协会（ASA）分级Ⅲ或Ⅳ级；患者或家属签署知情同意书。排除标准：左心室射血分数（LVEF）＜50%，肝功能障碍（天冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶或碱性磷酸酶升高至参考范围上限2 倍）；慢性肾功能衰竭；严重的视觉障碍；术前已发生谵妄；严重过敏病史；近期急性感染史；近期皮质激素治疗史；对西维来司他钠过敏。参照CHOW 等［7］方法采用R 语言计算研究样本量，总计纳入80 例急性ATAAD 手术患者，按照随机数字表法将患者分为西维来司他钠组及对照组各40 例。西维来司他钠组术前取消手术1 例，术后二次手术止血1例，最终纳入研究38例；对照组术后不同意继续参与本研究1 例，最终纳入研究39 例。西维来司他钠组男24 例、女14 例，年龄（41.5 ±3.6）岁，BMI（23.1 ± 2.3）kg/m2，ASA分级Ⅱ级29例、Ⅲ级9 例，LVEF 61.1% ± 3.4%，术前1 d 第一秒用力呼气容积（FEV1）/用力肺活量（FVC）为72.6% ±4.3%，术前1 d 动脉血氧分压（PaO2）为（90.5 ± 7.7）mmHg，术前1 d 动脉血二氧化碳分压（PaCO2）为（42.5 ± 4.5）mmHg，术前1 d 血氧饱和度（SpO2）为97.2% ± 1.8%，受教育年限（12 ± 3）年，简易智力状态检查量表（MMSE）评分（28 ± 4）分；对照组男22例、女17例，年龄（40.8 ± 3.8）岁，BMI（23.5 ± 2.5）kg/m2，ASA 分级Ⅱ级27 例、Ⅲ级12 例，LVEF 60.6% ±43.8%，FEV1/FVC 71.8% ± 4.7%，术前1 d PaO2（89.7 ± 7.9）mmHg，术前1 d PaCO2（41.5 ± 3.8）mmHg，术前1 d SpO296.8% ± 1.9%，受教育年限（13 ± 3）年，MMSE 评分（27 ± 3）分。两组性别、年龄、BMI、ASA 分级、LVEF 等基线资料比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

1.2 手术麻醉方法 术前禁食8 h、禁饮6 h，常规监测心率、有创动脉血压、中心静脉压、心电图、SpO2、体温及局部脑氧饱和度。西维来司他钠组于麻醉诱导前10 min静脉泵注西维来司他钠直至手术结束；对照组以相同的速率静脉泵注相同体积的生理盐水直至手术结束。麻醉诱导：依托咪酯0.6 mg/ kg，舒芬太尼2.0 µg/kg 及罗库溴铵0.9 mg/ kg。所有患者气管内插管，机械通气。吸入七氟醚1%～2%、静脉泵注丙泊酚1～2 mg/（kg·h）、舒芬太尼2.5 µg/（kg·h）及右美托咪定0.4～0.6 µg/（kg·h）维持麻醉。术中维持脑电双频谱指数为40～60。体外循环使用滚轴泵、膜式氧合器和动脉管路过滤器，流量保持在2.0～2.4 L/（min·m2），维持呼气末二氧化碳分压35～45 mmHg。复温目标为咽部温度保持在37 ℃以下。术毕患者送入重症加强护理病房（ICU），继续接受机械通气。所有外科手术均在DHCA和选择性脑灌注下完成。术后静脉泵注瑞马唑仑0.3～1.0 mg/（kg·h）镇静直至拔除气管导管或术后24 h 停用。患者、围术期管理的麻醉医师、外科医师和术后护理人员均对干预分配不知情。

1.3 POD 评估方法 采用3 min 谵妄诊断量表（3D-CAM）对患者POD 发生情况进行评估。在手术后12 h 进行3D-CAM，每天2 次，间隔至少6 h，直至术后3 d。3D-CAM 评估包括4 个特征：①精神状态突然发生变化或波动；②注意力不集中；③思维混乱；④意识水平的改变。当满足特征①和②时患者即可被诊断为POD，不需要满足特征③或④。根据特征①、②、③、④的严重程度进行评分：缺如为0 分，轻度为1 分，显著为2 分。总分0 分为正常，1分为轻度POD，2 分为中度POD，3～7 分为重度POD［6］。记录POD 持续时间，即从确诊发生POD 起至POD症状消失的时间。

1.4 PBMCs 提取方法 于术后48 h 时采集患者空腹时外周静脉血，置于抗凝管，4 ℃保存，6 h内处理。采用改良的Ficoll 密度梯度离心法提取PBMCs，重悬于含12%胎牛血清的培养液中，经诱导后获得贴壁PBMCs，刮取PBMCs 并制成细胞悬液，采用MoFloAstrios EQ 流式细胞仪检测PBMCs 纯度，若纯度＞90%，进行后续检测。

1.5 PBMCs 内铁离子（Fe2+）浓度、丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性检测 采用比色法。取PBMCs，PBS清洗两次，加入裂解液置于摇床裂解2 h，按照相应检测试剂盒说明书绘制标准曲线并计算Fe2+浓度、MDA含量及SOD活性。

1.6 PBMCs 内长链脂酰辅酶A 合成酶4（ACSL4）、谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）蛋白检测 采用Western blotting 法。取PBMCs，用冷细胞裂解缓冲液获得总蛋白，使用Bradford 法测量总蛋白浓度。蛋白上样量为30 µg，凝胶电泳分离蛋白质并转移到聚偏二氟乙烯膜上。用5%牛奶封闭，加入ACSL4、GPX4 及GAPDH 一抗（1∶2 000，美国Santa Cruz 公司），4 ℃下过夜。加入二抗在室温下孵育1 h，TBST 洗膜，将膜晾干，增强化学发光法显色，晾干并扫描胶片，使用Image J 软件计算各目的蛋白含量。

1.7 围手术期情况及不良反应发生情况观察 记录患者围手术期情况，包括体外循环时间、主动脉阻断时间、DHCA 时间、最低鼻咽温度、手术时间、麻醉总时间、失血量、液体入量、有无大量输血、术后APACHEⅡ评分、术后机械通气时间、ICU 入住时间、术后住院时间。记录术中窦性心动过缓/过速、低血压/高血压、呼吸抑制、皮肤瘙痒、术后恶心呕吐及术后感染等不良反应发生情况。

1.8 统计学方法 采用SPSS22.0 统计软件。计量资料采用Shapiro-Wilk 进行正态性检验，符合正态分布的计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验，重复测量数据采用重复测量方差分析，方差不齐的资料比较采用秩和检验；计数资料以n（%）表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组POD 发生情况比较 术后3 d 内西维来司他钠组及对照组分别有5 例（12.5%）、13 例（32.5%）发生了POD，POD 严重程度评分分别为（4.53 ± 1.60）、（4.65 ± 1.51）分，POD 持续时间分别为（2.29 ± 0.25）、（2.32 ± 0.24）d；西维来司他钠组POD发生率低于对照组（P＜0.05），两组POD严重程度评分及POD持续时间比较差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

2.2 两组PBMCs 内Fe2+、MDA 及SOD 比较 西维来司他钠组PBMCs 内Fe2+浓度及MDA 含量低于对照组，SOD 活性高于对照组（P均＜0.05）。见表1。

表1 两组PBMCs内Fe2+、MDA及SOD比较（）

表1 两组PBMCs内Fe2+、MDA及SOD比较（）

注：与对照组比较，*P＜0.05

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2.3 两组PBMCs 内ACSL4、GPX4 蛋白表达比较 对照组、西维来司他钠组PBMCs 内ACSL4 蛋白表达分别为0.75 ± 0.12、0.50 ± 0.07，GPX4 蛋白表达分别为0.52 ± 0.12、0.95 ± 0.23；西维来司他钠组PBMCs 内ACSL4 蛋白表达低于对照组，GPX4 蛋白表达高于对照组（P均＜0.05）。

2.4 两组围手术期情况及不良反应发生情况比较 西维来司他钠组ICU 入住时间及术后住院时间少于对照组（P均＜0.05）；两组不良反应发生率差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表2、3。

表2 两组围手术期情况比较（）

表2 两组围手术期情况比较（）

注：与对照组比较，*P＜0.05。

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表3 两组不良反应发生情况比较［例（%）］

3 讨论

西维来司他钠是一种中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂，可选择性抑制中性粒细胞弹性蛋白酶对组织的损伤，减轻炎症反应，其对缺血再灌注及内皮损伤的抑制作用已在多项研究中得到证实［6］。然而，西维来司他钠在心脏手术患者中是否有神经保护作用尚不清楚，也缺乏相关的临床研究。一项基础研究表明，西维来司他钠可显著减轻脊髓损伤引起的炎症、血脊髓屏障破坏及细胞损伤，其机制可能与抑制氧化应激有关［8］。由于氧化应激与POD 密切相关［9］，因此，抑制氧化应激理论上可以降低POD的发生率。本研究结果显示，西维来司他钠用于急性ATAAD 手术患者后，POD 发生率降低，提示该药具有预防POD的作用。

铁死亡在脑损伤中的作用主要表现为加重细胞死亡及神经功能障碍。脑损伤后，Fe2+会在受损区域积聚，导致氧化应激反应增强，线粒体功能受损，细胞凋亡增加等，最终导致神经元死亡及神经功能障碍［10］。此外，铁死亡还可能通过激活炎症反应、促进神经元突触损伤等机制加重脑损伤［11］。因此，抑制铁死亡可能是治疗脑损伤的一种新策略。目前，一些药物和治疗方法已经被证明可以抑制铁死亡，如铁螯合剂、抗氧化剂、线粒体保护剂等。本研究以西维来司他钠的抗氧化作用作为切入点，探讨其是否通过抑制铁死亡而降低POD。

铁沉积、脂质过氧化和亲脂性抗氧化系统缺乏是诱导铁死亡的关键因素。脂质过氧化的产生与GPX4/谷胱甘肽过氧化物酶（GSH）抗氧化系统失效是铁死亡的标志。正常人外周血中Fe2+浓度及MDA含量均较低、SOD 活性较高。而当体内发生氧化应激反应或剧烈刺激时，上述氧化应激因子的水平会增加，抗氧化因子活性减弱。因此，人外周血中Fe2+浓度、MDA 含量及SOD 活性可以反映机体氧化反应的剧烈程度［12］。本研究结果显示，与给予生理盐水的对照组比较，麻醉前给予西维来司他钠的急性ATAAD 手术患者PBMCs 中Fe2+浓度及MDA 含量均降低、SOD 活性升高，提示急性ATAAD 手术患者在手术开始后，由于手术操作等的刺激，机体发生剧烈的氧化反应，而西维来司他钠可在此过程中发挥一定的抗氧化作用。

ACSL4 及GPX4 是两种不同的蛋白质，在脑损伤中起着不同的作用。ACSL4 是一种酰化酶，参与脂肪酸代谢和合成。在脑损伤中，ACSL4 表达增加可导致细胞膜的不稳定及氧化应激的加剧，从而引发细胞铁死亡及神经炎症反应［13］。GPX4是一种谷胱甘肽过氧化物酶，参与细胞内氧化还原平衡的维持。在脑损伤中，GPX4 表达降低可导致细胞内的氧化应激加剧，从而加剧细胞铁死亡及神经炎症反应［14］。可见ACSL4 和GPX4 在脑损伤中的作用是相反的，ACSL4 的过表达会加剧细胞死亡及神经炎症反应，而GPX4 表达降低则会加剧氧化应激和铁死亡。本研究结果显示，麻醉前给予西维来司他钠的ATAAD 手术患者PBMCs 中ACSL4 蛋白表达下调，GPX4 蛋白表达上调，提示西维来司他钠可以通过抑制ACSL4 表达、增强GPX4 表达从而减轻PBMCs 铁死亡。目前，关于西维来司他钠与铁死亡之间关系的相关研究极少，其中有一项基础研究结果显示，西维来司他钠可减少肺脏中中性粒细胞浸润及肺氧化应激，进而恢复肺屏障功能［15］。该研究初步证实了西维来司他钠具有抑制炎性反应并减轻氧化应激的作用。

综上所述，本研究从临床角度论证了西维来司他钠可预防急性ATAAD 手术患者POD 的发生，其机制可能与抑制PBMCs 铁死亡从而减轻神经损伤有关，西维来司他钠在ATAAD手术患者中具有预防POD 发生的治疗潜力。本研究存在一些局限性，首先本研究只包括了一小部分患者，故结果的普适性有限；其次本研究只对术后短期的脑功能进行了观察，而长期效果尚不清楚；最后本研究患者只来自单个医疗机构，缺乏多中心数据的验证。因此，未来仍需要进行更多的临床研究来验证西维来司他钠减轻POD的作用及机制。