右美托咪定在神经外科手术中的脑保护作用及其机制

摘要

原发性三叉神经痛(Idiopathic Trigeminal Neuralgia，ITN)是最常见的脑神经疾病，指在三叉神经分布区域内出现的发作性剧痛为主要表现，又称痛性抽搐，其本质为三叉神经功能性病变引起其分布区域内的疼痛。目前三叉神经痛的治疗主要包括药物治疗和手术治疗两方面。其中微血管减压术(microvascular decompression，MVD)对于三叉神经痛是安全有效的治疗方法，可长期、有效的缓解三叉神经痛，提高患者生活质量，患者依从性较好，在临床工作中广泛应用。然而，MVD手术属于后颅凹开颅手术，手术操作区域是桥脑小脑三角附近，毗邻脑干，且有较多血管及神经通过，操作空间狭小，容易引起一些严重的并发症。因此术中如何保护脑组织功能，尽量避免或减轻脑组织的损害，已成为在神经外科围术期的重要任务之一。在手术期间，麻醉和手术创伤会引发机体的应激反应，引起多种炎症指标的表达上调，产生大量的炎性因子，可直接或间接破坏微循环，经血脑屏障进入脑内，引起脑组织炎性改变，使细胞膜通透性增加，不断损伤神经细胞，导致脑水肿。很多研究显示线粒体 ATP敏感性钾离子通道(mitochondrial KATP channel，mitoKATP)在肺、心及脑等重要器官缺血再灌注损伤过程具有重要作用。临床研究表明，围术期应用右美托咪定后，能够减弱气管插管及拔管期对气道的刺激，保持血液动力学的稳定，同时可减少相关麻醉药物的用量。目前右美托咪定在乙状窦后微血管减压术中应用的合适剂量，能否保持血液动力学的稳定，对炎性介质的影响，有无脑保护的作用，尚无定论。本研究以乙状窦后微血管减压术的患者为研究对象，观察麻醉诱导前不同剂量右美托咪定对乙状窦后微血管减压术患者围术期血液动力学的稳定及脑损伤标志物的影响，评价其脑保护作用；观察右美托咪定对乙状窦后微血管减压术老年患者 POCD的影响，并通过检测皮质醇、TNF-α和白细胞介素6(interleukin-6，IL-6)水平，探讨右美托咪定的脑保护作用与POCD的关系；采用血管内线栓阻断法建立大鼠大脑中动脉的脑缺血再灌注损伤模型，给予特异性mitoKATP通道阻断剂5-HD后，评价右美托咪定对大鼠的神经功能缺陷评分、脑梗死体积、病理学改变、脑损伤标志物、SOD、MDA、MPO、炎症介质、线粒体 ATP酶(ATPase)活性和线粒体通透性转换的影响，探讨其可能的脑保护作用机制。本研究分为三个部分：
　　第一部分：右美托咪定对乙状窦后微血管减压术患者血流动力学及神经损伤的影响。
　　目的：探讨右美托咪定在乙状窦后微血管减压术应用的合适剂量，评价其对患者血流动力学的稳定和脑损伤标志物的影响。
　　方法：择期全麻下行乙状窦后微血管减压术患者90例，性别不限，年龄18～65岁，体重45～75 kg，ASA分级Ⅰ～Ⅱ级，心功能Ⅰ～Ⅱ级。随机将其分为3组(n=30)：生理盐水组(C组)，低剂量右美托咪定组(D1组)和高剂量右美托咪定组(D2组)。麻醉诱导前D1组静脉输注负荷剂量1.0μg/kg的右美托咪定，注入时间10min，随后持续输注速率调整为0.3μg/kg/h，直至术毕前30min停止。D2组静脉输注负荷剂量1.0μg/kg的右美托咪定，注入时间10min，随后持续输注速率调整为0.6μg/kg/h，直至术毕前30min停止。C组以相同速率输注等容量的生理盐水。3组麻醉诱导均静脉给予咪唑安定0.05 mg/kg、顺苯磺酸阿曲库铵0.2mg/kg、舒芬太尼0.5μg/kg、依托咪酯0.2mg/kg，5min后行气管插管。麻醉诱导后行右颈内静脉穿刺置管，并监测中心静脉压。术中麻醉维持以持续泵注丙泊酚3～8mg/kg/h，瑞芬太尼0.15~0.3μg/kg/min，间断给予顺苯磺酸阿曲库铵维持肌松。分别记录3组静脉输注试验用药前(T0)、麻醉诱导前(T1)、诱导后(T2)、气管插管后即刻(T3)、分离动脉前(T4)、放置垫片结束后(T5)及手术结束即刻(T6)时的心率(HR)，收缩压(SBP)及舒张压(DBP)的数值。记录试验用药负荷量注射完毕后出现高血压(SBP>140mmHg)、低血压(SBP<90mmHg)及心动过缓(HR<50次/min)的情况。3组分别于T1、T5、T6、手术后6小时(T7)及手术后24小时(T8)的时间点采集右颈内静脉血4ml，离心后取上层清液置于-80℃冰箱保存，标本收集齐后,采用ELISA法检测S100β及NSE的浓度。
　　结果：⑴三组患者在手术时间及苏醒时间比较，差异无统计学意义(P﹥0.05)。D1组和D2组的丙泊酚及瑞芬太尼用量均低于C组(P﹤0.05)。D2组的丙泊酚及瑞芬太尼用量均低于D1组。⑵三组患者在T0及T1时HR、SBP和DBP的比较，差异无统计学意义(P﹥0.05)。三组在T2时的HR均低于T1时HR、SBP和DBP(P﹤0.05)。三组在T3和T4时的HR均高于T2时(P﹤0.05)。三组在T3、T4和T5时的SBP和DBP均高于T2时(P﹤0.05)。D1组和D2组的HR、SBP和DBP在T3、T4和T5均低于C组(P﹤0.05)。D2组的HR和SBP在T3和T4时均低于D1组(P﹤0.05)。D2组的DBP在T4和T5时均低于D1组)。⑶三组患者在 T1时的S100β和NSE比较，差异无统计学意义(P﹥0.05)。三组在T5、T6、T7及T8的S100β和NSE均高于T1时(P﹤0.05)。D1组和D2组在T6、T7和T8的S100β和NSE均低于C组(P﹤0.05)。D2组在T6、T7和T8的S100β和NSE均低于D1组。
　　第二部分：右美托咪定对乙状窦后微血管减压术老年患者炎性反应及术后认知功能的影响。
　　目的：探讨右美托咪定对乙状窦后微血管减压术老年患者 POCD的影响，并通过检测皮质醇、TNF-α和IL-6的水平，评价右美托咪定的脑保护作用与POCD的关系。
　　方法：择期全麻下行乙状窦后微血管减压术老年患者60例，性别不限，年龄65～80岁，体重45～75 kg，ASA分级Ⅱ～Ⅲ级。随机分为2组(n=30)：右美托咪定组(D组)和生理盐水组(C组)。麻醉诱导前D组静脉输注负荷剂量1.0μg/kg的右美托咪定，注入时间10min，随后持续输注速率调整为0.6μg/kg/h，直至术毕前30min停止。C组以相同速率输注等容量的生理盐水。2组麻醉诱导均静脉给予咪唑安定0.05 mg/kg、苯磺酸顺阿曲库铵0.2mg/kg、舒芬太尼0.5μg/kg、依托咪酯0.2mg/kg，5min后行气管插管。麻醉诱导后行右颈内静脉穿刺置管，并监测中心静脉压。术中麻醉维持以持续泵注丙泊酚3～8mg/kg/h，瑞芬太尼0.15~0.3μg/kg/min，间断给予苯磺酸顺阿曲库铵维持肌松。2组分别于麻醉前(T1)、手术结束时(T2)、术后24h(T3)抽取右颈内静脉血4ml，离心后取上层清液置于-80℃冰箱保存，标本收集齐后,采用ELISA法检测皮质醇、TNF-α及IL-6的水平。分别记录2组拔管时(T4)、拔管后5min(T5)、拔管后10min(T6)、拔管后20min(T7)及拔管后30min(T8)时的Ramsay评分。采用谵妄分级量表(Delirium Rating Scale，DRS)评估患者手术后48小时谵妄的状况。采用简易精神状态量表（Mini-Mental State Examination，MMSE），由同一个人对患者在术前1天、术后第1天及第7天进行测试并记录评分。
　　结果：⑴两组患者在 T1时的皮质醇、TNF-α和IL-6比较，差异无统计学意义(P﹥0.05)。C组在T2和T3的皮质醇水平均高于T1时(P﹤0.05)。D组在T2的皮质醇水平高于T1时(P﹤0.05)。两组在T2和T3的TNF-α和IL-6水平均高于T1时(P﹤0.05)。D组在T2和T3的皮质醇、TNF-α和IL-6水平均低于C组。⑵两组在不同时间的Ramsay评分均高于T4时(P﹤0.05)。在同一时间点D组的Ramsay评分均高于C组(P﹤0.05)。C组在术后1天和7天的MMSE评分均低于术前(P﹤0.05)。D组在术后1天的MMSE评分低于术前(P﹤0.05)。D组在术后1天和7天MMSE评分均高于C组(P﹤0.05)。术后48小时D组谵妄评分低于C组。
　　第三部分：右美托咪定对脑缺血再灌注大鼠的保护作用及线粒体 ATP敏感性钾离子通道对其的影响。
　　目的：观察右美托咪定对脑缺血再灌注大鼠的神经功能缺陷评分、脑梗死体积、病理学改变、脑损伤标志物、SOD、MDA、MPO、炎性介质、线粒体ATP酶(ATPase)活性和线粒体通透性转换的影响，探讨探讨其可能的脑保护作用机制。
　　方法：130只雄性SD大鼠，随机分成5组，每组26只：假手术组(S组)仅切开右侧颈部皮肤，暴露右侧颈总动脉；脑缺血再灌注组(I/R组)采用线栓法阻塞右侧颈总动脉2h恢复灌注的方法制备大鼠的脑缺血再灌注损伤模型；右美托咪定组(D组)在脑缺血前和再灌注即刻分别于腹腔注射50ug/kg的右美托咪定；5-羟葵酸组(5-HD组)在脑缺血前1h时于腹腔注射30mg/kg的5-HD，余下实验过程同I/R组；5-羟葵酸组+右美托咪定组(5-HD组+D组)在脑缺血前1h时于腹腔注射30mg/kg的5-HD，余下实验过程同D组。5组在脑缺血再灌注24h后，行神经功能缺陷评分。评分完成后，每组各取8只大鼠，迅速断头处死取脑，测定脑梗死体积，计算脑梗死体积百分比。评分完成后，每组各取6只大鼠，经右心室采血3ml，标本收集齐后,采用ELISA法检测S100β蛋白、NSE、TNF-α及IL-6的水平；然后立即断头取脑，HE染色后400倍光镜下观察病理学改变。评分完成后，每组各取6只大鼠，断头取脑，分别检测SOD、MDA及MPO的水平。评分完成后，每组各取6只大鼠，断头取脑，分别测定线粒体ATP酶(ATPase)活性和线粒体通透性转换孔的开放程度。
　　结果：⑴与S组相比较，其余各组大鼠神经功能缺陷评分和脑梗死体积百分比升高(P<0.05)；与I/R组相比较，D组和5-HD+D组的大鼠神经功能缺陷评分和脑梗死体积百分比降低(P<0.05)；与 D组相比较，5-HD+D组的大鼠神经功能缺陷评分和脑梗死体积百分比升高。⑵与S组相比较，其余各组大鼠的S100β蛋白、NSE、TNF-α和IL-6升高(P<0.05)；与I/R组相比较，D组和5-HD+D组大鼠的S100β蛋白降低，D组的NSE、TNF-α和IL-6降低(P<0.05)；与D组相比较，5-HD+D组的大鼠的S100β蛋白、NSE、TNF-α和IL-6升高。⑶与S组相比较，其余各组大鼠的SOD降低(P<0.05)；与I/R组相比较，D组大鼠的SOD升高(P<0.05)；与 D组相比较，5-HD+D组的大鼠的SOD降低(P<0.05)。与S组相比较，其余各组大鼠的MDA及MPO升高(P<0.05)；与I/R组相比较，D组大鼠的MDA及MPO降低(P<0.05)；与D组相比较，5-HD+D组的大鼠的MDA及MPO升高。⑷与S组相比较，其余各组大鼠的A520变化值均升高，MPTP开放程度均增加，Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的活性减弱(P<0.05)；与I/R组相比较，D组大鼠的A520变化值降低，MPTP开放程度均减少，Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的活性升高(P<0.05)；与D组相比较，5-HD+D组的大鼠的A520变化值升高，MPTP开放程度增加，Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的活性减弱(P<0.05)。
　　结论：①在乙状窦后微血管减压术中，麻醉诱导前静脉缓慢注入负荷量为1μg/kg的右美托咪定后，持续输注速率调整为0.6μg/kg/h能够抑制气管插管和手术对循环系统的刺激，维持患者血液动力学的稳定，同时也能够减少患者全麻期间麻醉药物的用量。②在乙状窦后微血管减压术中应用右美托咪定后能够降低患者血浆中S100β和NSE的释放，具有脑保护作用。③在乙状窦后微血管减压术中，麻醉诱导前静脉缓慢注入负荷量为1μg/kg的右美托咪定后，持续输注速率调整为0.6μg/kg/h能够抑制乙状窦后微血管减压术老年患者血浆中皮质醇及炎性介质的释放，减轻应激反应及炎症反应，具有脑保护作用。④在乙状窦后微血管减压术中应用右美托咪定后能够改善老年患者术后的谵妄评分及认知功能障碍评分，使POCD的发生率下降，具有脑保护作用。⑤右美托咪定的应用可以减轻大鼠脑缺血再灌注后的神经功能缺陷评分，减少脑组织的梗死体积，改善脑组织的病理学变化。⑥右美托咪定可以降低大鼠脑缺血再灌注后的脑损伤标志物S100β和NSE的水平。⑦右美托咪定的应用可以提高大鼠脑缺血再灌注损伤后的脑组织中的SOD活性，减少MDA的含量，具有增强氧自由基清除和抵抗氧化应激的能力。⑧右美托咪定的应用可以降低大鼠脑缺血再灌注后的脑组织中的MPO活性，减弱中性粒细胞的浸润程度，抑制炎性因子TNF-α和IL-6的分泌及释放，减轻脑缺血再灌注损伤后的炎症反应。⑨右美托咪定通过抑制MPTP的开放，提高线粒体Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的活性，从而发挥脑保护作用。⑩给予特异性mitoKATP通道阻断剂5-HD后，减弱了右美托咪定对大鼠脑缺血再灌注后的保护作用，提示mitoKATP通道的激活参与了右美托咪定对大鼠脑缺血再灌注后的保护作用。

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中英文对照缩略语表

引言

第一部分 右美托咪定对乙状窦后微血管减压术患者血流动力学及神经损伤的影响

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分 右美托咪定对乙状窦后微血管减压术老年患者炎性反应及术后认知功能的影响

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第三部分 右美托咪定对脑缺血再灌注大鼠的保护作用及线粒体ATP敏感性钾离子通道对其的影响

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

综述一: 脑缺血再灌注损伤的机制研究

综述二: 麻醉药物对神经细胞保护的研究进展

附图

附录A 谵妄分级量表-98修订版评分表

附录B 简易智能精神状态检查量表(MMSE)

个人简历 在学期间发表的学术论文及研究成果

致谢