体外循环(cardiopulmonary bypass, CPB)与麻醉技术的发展大大提高了心内直视手术的安全性，但CPB引起的心脏术后神经系统并发症却经常发生^{[1, 2]}，在75岁以上老年人中甚至高达9%^[3]。研究表明，瑞芬太尼等阿片类药物对心脏患者术后脑损伤具有一定程度的保护作用^[4]。羟考酮作为一种人工合成的新型阿片类药物，具有起效快、生物利用度高、不良反应少等特点，被广泛应用于术后镇痛^[5]，但其能否减轻CPB患者术后脑损伤尚有待研究。本研究拟探讨羟考酮对CPB下瓣膜置换术患者的脑保护作用。

本研究经本院医学伦理委员会批准，并签署患者及家属知情同意书。选择2016年1月至2017年4月择期手术患者60例，美国麻醉师协会(ASA)评分Ⅱ或Ⅲ级，性别不限，年龄33-68岁，身高153-181 cm，体重46-89 kg，无颈内动脉狭窄、糖尿病、神经系统疾病(脑出血、脑梗死、脑外伤等)。随机分为4组(n=15)：对照组(C组)和不同剂量羟考酮预处理组(Q₁-Q₃组)。

入室后开放静脉通道，监测ECG、SpO₂，局麻下桡动脉穿刺置管持续监测动脉血压，并用于采集血标本。Q₁-Q₃组于麻醉诱导前15 min分别静脉注射羟考酮0.05, 0.1及0.15 mg/kg(均稀释成5 ml)；C组静脉注射等容积生理盐水。麻醉诱导：静脉注射咪达唑仑0.04 mg/kg、依托咪酯0.3 mg/kg、舒芬太尼1 μg/kg、维库溴铵0.12 mg/kg；麻醉维持：丙泊酚靶浓度控制输注血浆浓度1.5-2.0 μg/ml、恒速输注舒芬太尼0.2 μg/(kg·h)、维库溴铵0.1 mg/(kg·h)。麻醉诱导后行气管插管机械通气，潮气量8-10 ml/kg，呼吸频率12-14次/min，麻醉后经右侧颈内静脉穿刺置入7F双腔导管用于输注血管活性药物和监测中心静脉压(CVP)。麻醉手术过程中维持呼气末二氧化碳分压(PETCO₂)35-45 mmHg、脑电双频指数(BIS)值40-50，监测鼻咽温和肛温。CPB采用ShileyⅢ型体外循环机(Stockert公司，德国)，鼓泡式氧合器(西京医疗用品有限公司)和动脉微栓滤过器(广东顺德德润医械化工有限公司)。非搏动性灌注，灌注流量为2.2-2.4 L/(m²·min)，平均动脉压(MAP)维持在50-80 mmHg，预充液晶胶比例为3: 1。CPB期间保持中度血液稀释(红细胞压积18%-28%)和中低温(28-30 ℃)，采用低温含血心肌保护法保护心肌。Q₁-Q₃组于麻醉诱导前15 min时分别静脉注射羟考酮0.05, 0.1及0.15 mg/kg(均稀释成5 ml)行羟考酮预处理，预处理结束后开始手术，C组以等容积生理盐水代替羟考酮，以同样方法注射后开始手术。

于麻醉诱导前(T₀)、CPB 30 min(T₁)、CPB结束时(T₂)、CPB结束后12 h(T₃)、CPB结束后24 h(T₄)不同时刻分别抽取血标本5 ml，抗凝后5 000 r/min离心15 min，分离血浆，置于-70 ℃低温冰箱保存。采用ELISA法(试剂盒购自美国Biokey公司)测定血浆S-100β蛋白和神经元特异性烯醇酶(NSE)浓度，采用比色法(试剂盒购自南京建成生物工程研究所)测定颈内静脉血浆丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)浓度。

采用SPSS 19.0统计学软件进行分析，计量资料以均数±标准差(x±s)表示，组间比较采用单因素方差分析，组内不同时点比较采用重复测量数据的方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

四组患者一般情况的各项指标、手术时间、CPB时间及主动脉阻断时间均无统计学差异(P＞0.05), 见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 四组患者一般情况及手术相关时间比较(n=15，x±s) 组别 男/女比(例) 年龄(岁) 体重(kg) 身高(cm) 手术时间(h) CPB时间(min) 主动脉阻断时间(min) C组 7/8 62±8 69±7 168±6 2.9±0.4 71±10 43±8 Q1组 9/6 60±7 70±5 167±9 2.8±0.5 69±9 40±7 Q2组 8/7 65±6 68±9 166±8 2.7±0.3 70±8 42±9 Q3组 6/9 63±9 71±6 169±7 3.0±0.6 72±7 44±6

表 1 四组患者一般情况及手术相关时间比较(n=15，x±s)

与T₀时比，T₁-T₄时各组血浆S-100β蛋白和NSE浓度均升高(P＜0.05)；与C组比较，Q₂和Q₃组S-100β蛋白和NSE浓度在T₁-T₄各时刻均下降(P＜0.05)；与Q₁组比较，Q₂和Q₃组S-100β蛋白和NSE浓度在T₁-T₄各时刻均下降(P＜0.05)，见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 四组患者不同时点血浆S-100β蛋白和NSE浓度(n=15，x±s) 指标 组别 T0 T1 T2 T3 T4 S-100β(μg/L) C组 0.118±0.002 0.673±0.059a 1.391±0.167a 1.576±0.150a 0.985±0.005a Q1组 0.113±0.003 0.591±0.045ab 1.005±0.143ab 1.036±0.125ab 0.866±0.003b Q2组 0.103±0.005 0.491±0.061abc 0.855±0.136abc 0.856±0.142abc 0.710±0.007 abc Q3组 0.099±0.003 0.467±0.052 abc 0.865±0.155abc 0.849±0.129abc 0.692±0.005 abc NSE(μg/L) C组 7.39±3.56 12.92±3.21a 17.43±4.21a 26.53±5.16a 14.58±4.07 a Q1组 7.35±4.13 11.08±3.18ab 16.30±3.27ab 21.53±4.89ab 12.53±3.87 ab Q2组 7.28±3.87 10.29±3.07 abc 13.25±2.89abc 18.62±3.92abc 11.88±3.55 abc Q3组 7.20±3.87 10.03±3.01 abc 13.29±3.02abc 19.57±4.03abc 11.34±3.79 abc 与T0比较，aP＜0.05;与C组比较，bP＜0.05；与Q1组比较，cP＜0.05

表 2 四组患者不同时点血浆S-100β蛋白和NSE浓度(n=15，x±s)

与T₀时比，T₁-T₄时刻各组血浆MDA浓度均升高，SOD浓度均降低(P＜0.05)；与C组比较，Q₁-Q₃组MDA浓度在T₁-T₄时刻均下降，SOD浓度均升高(P＜0.05)；与Q₁组比较，Q₂和Q₃组在T₁-T₄时刻MDA浓度均下降，SOD浓度均升高(P＜0.05)，见表 3。

表 3(Table 3)

表 3 四组患者不同时点血浆MDA和SOD浓度(n=15, x±s) 指标 组别 T0 T1 T2 T3 T4 MDA(mmol/L) C组 4.2±1.1 7.3±1.4a 11.8±1.7a 12.7±1.5a 9.0±1.3a Q1组 4.0±1.2 6.5±1.1ab 10.9±1.5ab 10.8±1.6ab 8.8±1.2ab Q2组 3.9±1.4 5.5±1.3abc 8.8±1.6abc 9.3±1.2abc 6.5±1.4abc Q3组 3.9±1.5 5.4±1.6abc 8.5±1.4abc 9.7±1.3abc 6.7±1.0abc SOD(U/ml) C组 128.0±11.0 90.0±9.0a 76.0±7.0a 61.0±5.0a 93.0±10.0a Q1组 130.0±13.0 100.0±7.0a 88.0±5.0a 75.0±4.0ab 102.0±9.0a Q2组 133.0±15.0 119.0±11.0abc 99.0±8.0abc 82.0±6.0abc 115.0±8.0abc Q3组 135.0±12.0 122.0±13.0abc 97.0±6.0abc 85.0±7.0abc 116.0±11.0abc 与T0比较，aP＜0.05;与C组比较，bP＜0.05；与Q1组比较，cP＜0.05

表 3 四组患者不同时点血浆MDA和SOD浓度(n=15, x±s)

S-100β蛋白和NSE分别是神经胶质细胞的标志蛋白和神经元的标志酶。当因各种诱因(如CPB、颅脑外伤等)引起脑损伤后，血脑屏障遭到破坏，通透性增加，S-100β蛋白和NSE通过血脑屏障进入脑脊液和血液，且在脑损伤数十分钟血中S-100β蛋白和NSE即可达峰值^[7]，因此检测血液中的S-100β蛋白和NSE水平即可反映神经损伤的程度，是临床上评判早期脑损伤的经典指标^[8]。在本研究中，与T₀时比，T₁-T₄时刻各组血浆S-100β蛋白和NSE浓度均升高(P＜0.05)，提示CPB后患者均有一定程度的脑损伤。

本研究采用羟考酮低、中、高3个剂量，探讨了该药在镇痛剂量范围内能否减轻CPB引起的脑损伤。结果显示，与C组比较，Q₁-Q₃组S-100β蛋白和NSE浓度在T₁-T₄各时均下降；与Q₁组比较，Q₂和Q₃组S-100β蛋白和NSE浓度在T₁-T₄时均下降，提示羟考酮预处理可有效减轻患者CPB诱发的脑损伤程度，且0.1 mg/kg及0.15 mg/kg剂量组效果更佳。

CPB诱发脑损伤的原因与机制错综复杂，而由氧自由基启动的氧化损伤是继发性颅脑损伤的重要发病机制之一。首先氧自由基可攻击蛋白质、核酸及生物膜上的不饱和脂肪酸，通过坏死或凋亡的形式引发细胞死亡。继而氧自由基可激活炎性因子，导致炎症级联瀑布反应，进而促使更多的自由基产生，造成恶性循环，使得脑、肺等远端器官受损。另外，由氧自由基引发的脂质过氧化反应在CPB诱发的脑缺血缺氧性神经细胞损害中发挥重要的作用。脂质过氧化后能形成活性羰基类物质：丙烯醛、丙二醛(MDA)等。这些活性羰基分子能够使蛋白质羰基化，从而造成蛋白质的结构改变和功能受损。脑组织氧代谢率高，富含高密度不饱和脂肪酸，抗氧化应激能力弱，因此脑组织对氧自由基损害尤为敏感^[8]。

MDA是生物膜中的脂肪酸发生脂质过氧化反应的代谢产物，其活性水平可有效反映氧自由基的活性及相关细胞的损伤程度。SOD是体内的一种重要氧自由基清除剂，其可增强过氧化氢的调节功能来保护组织，又可通过催化超氧阴离子发生歧化反应来清除氧自由基。因此，MDA和SOD的活性水平可有效反映机体清除氧自由基的能力^[9]。

本研究显示，与T₀时刻比较，T₁-T₄时，各组血浆SOD活性减弱，MDA浓度升高，表明CPB诱发了脑组织脂质过氧化反应；与C组比较，Q₂和Q₃组MDA浓度在T₁-T₄时血浆SOD活性减弱，MDA浓度升高，表明羟考酮可降低氧自由基引发的脂质过氧化反应，有效增强CPB患者清除氧自由基能力。且S-100β蛋白和NSE浓度与SOD活性呈负相关，与MDA水平呈正相关，提示羟考酮的脑保护作用可能与抑制脂质过氧化反应有关，且0.1 mg/kg及0.15 mg/kg剂量组效果更佳。研究表明阿片类药物用于围术期，除镇痛作用外，还可减轻肾、脑等器官缺血再灌注损伤^{[6, 10, 11]}。Lim等将大鼠的小脑脑薄片应用不同浓度的吗啡进行预处理，结果发现脑薄片神经元存活数目呈吗啡剂量依赖性增加，提示吗啡预处理有脑保护作用^[10]。高浓度的芬太尼预处理对大鼠缺氧缺糖脑片具有保护作用^[11]。阿片类药物抑制脂质过氧化反应的作用是通过阿片受体介导的^[10]。μ和κ等阿片类受体激活后，可刺激内皮细胞上的一氧化氮合酶，从而诱导一氧化氮的产生，通过干扰炎症因子信号通路来下调炎症因子的表达。另外，阿片类受体激活后，可稳定线粒体膜电位，使细胞内细胞色素C和Bax蛋白表达下降，通过抑制caspase-3的激活来阻止细胞凋亡，从而减轻脂质过氧化反应和炎症反应。羟考酮是一种新型阿片类药物被广泛用于术后镇痛，中枢主要作用于μ受体，外周主要作用于κ受体，其是否也通过该机制来抑制脂质过氧化反应有待进一步研究。

综上所述，羟考酮预处理可减轻瓣膜置换术患者CPB诱发的脑损伤，其机制可能与抑制脑脂质过氧化反应有关。