體外循環(huán)心內(nèi)直視術后患者腦紅蛋白和S-100β蛋白濃度的變化

繆劍霞，王良榮，趙喜越，林麗娜（溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 麻醉科，浙江 溫州 325015）

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體外循環(huán)心內(nèi)直視術后患者腦紅蛋白和S-100β蛋白濃度的變化

繆劍霞，王良榮，趙喜越，林麗娜
（溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 麻醉科，浙江 溫州 325015）

[摘 要]目的：評價體外循環(huán)（CPB）下冠脈搭橋術后患者腦紅蛋白（NGB）和S-100β蛋白濃度的變化。方法：選擇擇期CPB下行冠脈搭橋手術患者40例，術前ASA分級和NYHA分級均為Ⅱ～Ⅲ級，簡明精神狀態(tài)量表（MMSE）評分≥26分。分別于麻醉誘導后（T0）、復溫至36 ℃（T1）、停CPB后1 h（T2）、6 h（T3）和24 h（T4）采集頸靜脈竇血3 mL，采用ELISA法測定血漿NGB和S-100β蛋白濃度；術前1 d及術后3 d測定MMSE評分。結果：與T0時比較，T2～T4時患者血漿NGB和S-100β蛋白濃度明顯升高（P＜0.05），并在T3時點達到高峰；術后3 d MMSE評分低于術前（P＜0.05）。結論：CPB下冠脈搭橋術后患者存在認知功能障礙。血漿NGB和S-100β蛋白濃度升高可能成為早期預測心臟術后腦損傷的指標。

[關鍵詞]心肺轉流術；腦紅蛋白；S-100β蛋白；腦損傷

Changes of plasma neuroglobin and S-100β protein concentration in patients undergone coronary arterybypass grafting surgery under cardiopulmonary bypass

隨著心臟外科手術水平的提高，麻醉及體外循環(huán)（cardiopulmonary bypass，CPB）技術的快速發(fā)展，心臟手術術后的并發(fā)癥發(fā)生率大大降低，然而心臟手術后無明顯臨床表現(xiàn)的亞臨床或微小腦損傷的發(fā)生率仍高達79%[1]，導致患者住院時間延長、相關并發(fā)癥增加，嚴重影響患者生活質量。因此，CPB心內(nèi)直視術后腦損傷的早期診斷和治療有著重要的臨床意義。2000年，德國學者Burmester等[2]首次報道了腦紅蛋白（neuroglobin，NGB）。NGB是一種具有高度親和力的新型攜氧球蛋白，與其他的腦特異性蛋白不同的是，NGB定位于腦神經(jīng)元的胞漿中[3]，可特異性地在低氧狀態(tài)下促進氧氣向線粒體彌散，提高氧的利用率[4]，因此NGB可能與缺血低氧性腦損傷有著密切的關系。CPB過程伴隨著腦組織缺血、低氧[5]，但CPB下冠脈搭橋術后患者NGB濃度的變化情況尚不明確。本研究評價CPB下冠脈搭橋術后患者NGB和S-100β蛋白濃度的變化，以期為心臟手術后患者腦功能評估提供參考。

1　資料和方法

1.1一般資料 選擇擇期CPB下行冠脈搭橋手術患者40例，年齡（55±10）歲，體質量指數(shù)（BMI）（22.1± 2.5）kg/m2，美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（ASA）分級和紐約心臟病協(xié)會（NYHA）分級均為II或III級，簡明精神狀態(tài)量表（mini-mental state examination，MMSE）評分≥26分，術前左室射血分數(shù)≥50%，心胸比＜0.7，血流動力學穩(wěn)定，無心臟手術史，無肝、腎、肺功能明顯異常。本研究已獲本院醫(yī)學倫理委員會批準，并與患者簽署知情同意書。

1.2方法 入手術室前30 min常規(guī)肌肉注射嗎啡10 mg?；颊呷胧液?，常規(guī)面罩給氧，監(jiān)測心電圖、血氧飽和度和血壓，開放外周靜脈通道。局麻下左側橈動脈穿刺置管，行有創(chuàng)平均動脈壓監(jiān)測。全麻誘導：靜脈依次注射咪達唑侖0.2～0.5 mg/kg、舒芬太尼0.6～1.0 μg/kg和依托咪酯0.4～0.7 mg/kg。待患者睫毛反射消失后靜脈注射羅庫溴銨0.6 μg/ kg行麻醉插管機械通氣，潮氣量8～10 mL/kg，通氣頻率每分鐘10～15 次，吸入氧濃度60%，維持呼氣末二氧化碳分壓在30～35 mmHg。麻醉誘導平穩(wěn)后，行經(jīng)右鎖骨下靜脈置管監(jiān)測中心靜脈壓（CVP），并用小兒單腔深靜脈導管，在超聲引導下經(jīng)右頸內(nèi)靜脈逆行穿刺至頸內(nèi)靜脈球部備采血樣。術中以七氟醚1%～3%、異丙酚1～2 mg/（kg?h）維持麻醉，使腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）值維持在40～50，酌情使用血管活性藥以維持血壓和心率平穩(wěn)。

CPB采用德國Stockert-III型體外循環(huán)機和Maquet膜式氧合器，非搏動血流灌注，灌注流量2.0～2.6 L/（min?m2），轉流中維持平均動脈壓50～80 mmHg。心臟停搏采用主動脈根部灌注高鉀停搏液，心包置冰以保護心肌。CPB期間用α穩(wěn)態(tài)處理酸堿血氣狀態(tài)，維持pH值7.35～7.45，PaC0235～45 mmHg，紅細胞壓積21%～27%。血流降溫至鼻咽溫31～33 ℃，復溫速度0.2～0.5 ℃/min。

1.3觀察指標與檢測方法 于術前及術后3 d進行MMSE評分，記錄術后認知功能障礙（post-operative cognitive disfunction，POCD）的發(fā)生情況（每例患者術后MMSE評分與術前MMSE評分比較≥1個標準差時，即認為發(fā)生POCD）。分別于麻醉誘導后（T0）、復溫至36 ℃（T1）、停CPB后1 h（T2）、6 h（T3）及24 h（T4），采集頸內(nèi)靜脈球部血液標本約3 mL，用4 000 r/min離心10 min，分離出血漿，置于-70 ℃冰箱保存，采用ELISA法測定血漿NGB和S-100β蛋白濃度（試劑盒購于上海騫億科技有限公司）。

1.4統(tǒng)計學處理方法 采用SPSS16.0統(tǒng)計學軟件。計量資料以±s表示，組內(nèi)比較采用重復測量設計的方差分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2.1不同時點血漿NGB和S-100β蛋白濃度的變化

與T0時比較，T2時患者血漿NGB和S-100β蛋白濃度明顯升高（P＜0.05），并在T3時點達到高峰，T4時血漿NGB和S-100β蛋白濃度稍有下降，但仍高于T0時（P＜0.05），見表1。

表1　不同時點血漿NGB和S-100β蛋白濃度的變化（n=40，±s，ng/mL）

2.2MMSE評分變化和POCD發(fā)生率 患者術前1 d MMSE評分為（28.3±2.15）分，術后3 d MMSE評分為（23.3±1.33）分，術后3 d與術前比較顯著降低（P ＜0.05）。術后POCD發(fā)生率為75%。

3　討論

S-100β蛋白由Moore于1965年在牛腦組織中發(fā)現(xiàn)，主要存在于星狀膠質細胞和雪旺細胞中。正常成人由星狀膠質細胞產(chǎn)生少量S-100β蛋白，其難以通過血腦屏障，血中濃度極低[6]。當腦損傷后，血腦屏障破壞，通透性增加，血漿中S-100β蛋白濃度顯著升高。S-100β蛋白濃度的變化與臨床癥狀和體征密切相關，對顱腦損傷有高度的敏感性和特異性，且不受溶血、低溫和肝素的影響，是反映CPB心臟手術患者腦損傷及其程度的可靠生化指標[7]。有研究[8]發(fā)現(xiàn)，顱腦損傷患者在出現(xiàn)影像學改變之前，已可檢測到血漿S-100β蛋白濃度的變化，可作為早期判斷顱腦損傷的指標之一。

NGB是機體內(nèi)除血紅蛋白、肌紅蛋白外的另一種攜氧球蛋白，和氧氣有高結合率和低解離率，且NGB能夠可逆地結合氧，結合氧的能力和肌紅蛋白相似，但高于血紅蛋白的攜氧能力。這樣，即使血氧濃度較低，與氧具有很高親和力的NGB將十分有利于轉運氧通過血腦屏障，提高高耗氧的腦組織中氧的利用率。Burmester等[2]研究發(fā)現(xiàn)，不同腦區(qū)NGB的含量不同，這與不同腦區(qū)對低氧的敏感性不同是一致的。例如缺血導致大腦皮層達到最大損傷一半的時間是19.1 min，在海馬僅為12.7 min，而海馬的NGB含量不到皮層的1/4，說明NGB含量越低，對低氧的耐受性越差，提示NGB在腦對低氧的適應性保護過程中起重要作用。沙鼠全腦缺血再灌注模型中檢測腦和血清中NGB蛋白動態(tài)表達情況，血清中NGB的濃度升高要明顯早于對低氧最敏感的海馬區(qū)的形態(tài)改變，認為檢測NGB外周血清學變化水平可以早期預測缺血性腦損傷的發(fā)生，并在一定程度上反映出神經(jīng)元損傷和修復的情況[9]。

低溫CPB下雖然耗氧和耗能減少，但CPB期間仍存在腦供氧不足或低氧耐受不足[10]，尤其是降溫和復溫過程中，組織最易低氧，線粒體等細胞器對低氧非常敏感[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，血漿NGB和S-100β蛋白濃度在停CPB 1 h后逐步升高，并在6 h時達到峰值，此后24 h雖有下降，但仍高于基礎值。MMSE簡單易行，是評估認知功能的方法，本研究發(fā)現(xiàn)，與術前比較，術后患者MMSE評分顯著降低，POCD有較高的發(fā)生率（達75%）。這一結果提示，盡管我們采取低溫或藥物等腦保護措施，CPB期間仍存在一定程度的腦損傷，術后產(chǎn)生認知功能障礙。鄒小明等[12]研究了犬深低溫停循環(huán)下NGB mRNA的表達，發(fā)現(xiàn)深低溫停循環(huán)時間越長，NGB mRNA在復溫再灌注45 min內(nèi)表達越高，說明在深低溫停循環(huán)過程中，即使通過降溫，降低了腦皮質的代謝，但仍存在低氧而誘導了NGB的表達。但血漿中NGB濃度的變化與體外循環(huán)術后腦功能的臨床評估和監(jiān)測的相關性仍需要進一步研究。

綜上所述，CPB下冠脈搭橋術后患者血漿NGB和S-100β蛋白水平升高，可作為早期預測腦損傷的指標。

參考文獻：

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（本文編輯：丁敏嬌）

·臨 床 經(jīng) 驗·

MIAO Jianxia,WANG Liangrong,ZHAO Xiyue,LIN Lina.Department of Anesthesiology,the First Affi liated Hospital of Wenzhou Medical University,Wenzhou,325015

Abstract:Objective:To investigate the changes of plasma neuroglobin and S-100β protein concentrations in patients undergone coronary artery bypass grafting surgery under cardiopulmonary bypass (CPB).Methods:Forty patients,American Association of Anesthesiologists (ASA) and New York Heart Association (NYHA) status II or III,the Mini-Mental State Examination (MMSE,range 0～30) score≥26,undergoing coronary artery bypass grafting surgery with CPB were enrolled.Blood samples were collected immediately at anesthesia induction (T0),CPB re-warming to 36 ℃ (T1) and 1 h (T2),6 h (T3) and 24 h (T4) after CPB,plasmas were obtained for further determination of neuroglobin and S-100β protein concentration.MMSE were measured preoperatively and three days after operation.Results:Compared with values in T0,the plasma concentrations of neuroglobin and S-100β protein was signifi cantly increased at T2-T4 (P＜0.05),with peaking at T3.MMSE scoring at 3 d after operation was lower than preoperative baseline (P＜0.05).Conclusion:Cognitive function is impaired and the plasma neuroglobin and S-100β protein levels are increased in patients undergone coronary artery bypass grafting surgery under CPB,these two can be considered as indicators of cerebral injury after cardiopulmonary bypass.

Key words:cardiopulmonary bypass; neuroglobin; S-100β protein; brain injury

作者簡介：繆劍霞（1979-），女，福建福鼎人，主治醫(yī)師。

基金項目：溫州市科技局科研基金資助項目（Y20140539）。

收稿日期：2015-07-25

[中圖分類號]R654.1

[文獻標志碼]B

DOI:10.3969/j.issn.2095-9400.2016.01.012