【神经科学前沿技术培训系列】详见文末
责编︱王思珍
心肺转流（CPB）常用）于心胸外科手术，因为其非生理状态会引起机体的病理生理变化，造成不同程度的多器官、多组织损伤。术后认知功能障碍（POCD）是心脏手术后常见的中枢神经系统并发症。POCD的病因和机制尚不清楚。神经炎症、脑线粒体功能障碍、脑栓塞、缺血、缺氧等因素都与POCD的发病有关。CPB和POCD之间有着密切的关系，因为CPB可以引起炎症，缺氧和再灌注损伤，以及微栓塞的形成，所有这些都可以引发POCD。POCD增加医疗费用，严重影响患者的生活质量，并增加死亡率。目前，POCD缺乏有效的治疗方法。常用的方法包括术前健康管理、术中减少炎症反应、预防微栓塞形成、术后实施个体化康复方案等。加强预防措施可以最大限度地减少POCD的发生及其不良影响
遵义医科大学附属医院麻醉科张红主任医师团队在Ibrain上发表了题为“Research progress of postoperative cognitive dysfunction in cardiac surgery under cardiopulmonary bypass”的综述文章。本综述旨在阐明体外循环心脏手术后认知功能障碍的研究进展。
中枢神经系统损伤引起的术后早期和远期神经系统并发症仍是影响心脏手术患者生存和预后的最危险因素心胸外科手术是一种常见的手术方法，也是一种挽救生命的手术，但各种并发症通常伴随着它。除了手术创伤之外，心肺旁路(CPB)技术是一种从心脏中排出血液的过程，这可以导致多个器官和组织的病理和生理变化。在CPB出生后的几十年里，通过不断的技术更新，CPB的并发症逐渐减少。然而，33%–83%的CPB患者在心脏手术后有术后认知功能障碍(POCD)。
CPB引起的海马细胞凋亡是损害认知功能的主要特征。高龄导致身体功能下降、麻醉干扰、手术刺激以及其他可导致氧化应激(OS)、血管栓塞、通透性降低、缺血和缺氧的因素。它们还可能导致胆碱能系统功能障碍、神经生长因子(NGF)减少、线粒体功能受损、神经元变性、炎性神经病、神经元凋亡、神经元数量减少，所有这些都与POCD的发病和风险增加有关(表2)。
2.1 胆碱能系统功能障碍
中枢胆碱能抗炎通路(CAP)在POCD的发病机制中起重要作用。中枢胆碱能神经系统与意识、学习和记忆形成有关。它可以合成和分泌神经元生长和存活所必需的蛋白质:神经营养因子(NGF)，它支持神经元生长、发育和功能的完整性。在七氟醚诱导的认知障碍小鼠模型中，沉默特异性蛋白1 (SP1)的表达可以挽救大鼠海马内CAP的失活，减少神经炎症和凋亡，减轻POCD的发展术后基底前脑胆碱能神经元数量明显减少，海马和杏仁核乙酰胆碱转移酶活性下降， 乙酰胆碱含量下降。胆碱酯酶抑制剂毒扁豆碱的临床使用改善了术后认知功能。吸入七氟烷的小鼠的海马RNA-seq还发现，明显表达的信号途径包括胆碱能途径。CAP在解决无菌创伤引起的神经炎症和认知障碍方面的重要性已得到认可。老年小鼠认知功能和炎症反应的过度和持续下降与CAP功能障碍有关。
许多研究表明，神经元的功能和存活与线粒体直接相关。记忆障碍的病理生理变化包括线粒体功能异常、OS、炎症反应、神经细胞凋亡和海马树突棘丢失。线粒体功能障碍是退化神经元的一个重要特征。当动力蛋白相关蛋白1(一种重要的线粒体动力学调节剂)在初级神经元中被激活时，线粒体断裂增加。在深低温心脏骤停(dHCA)期间，蛋白质通过局部变化保护神经免受损伤，诱导29种大鼠海马中线粒体蛋白的差异表达。七氟醚诱导的海马OS障碍可以通过SP1调节线粒体功能和自噬。抑制线粒体通透性转换(MPT)孔和随后的凋亡途径具有神经保护作用。Sirtuin-3 (SIRT3)是一种位于线粒体中的NAD依赖性脱乙酰酶蛋白，是唯一一种被发现在延长人类寿命方面发挥作用的Sirtuin蛋白。它还通过调节线粒体功能和抑制海马神经炎症来防止由麻醉或手术引起的老年小鼠的认知下降。
许多临床和临床前研究已经证实了神经炎症和POCD之间的相关性。手术对POCD的主要影响是它会诱发海马炎症。长期麻醉可激活NF-κB炎症通路，引起神经炎症，抑制神经元兴奋性，出现认知功能障碍和焦虑样行为术后脑脊液(CSF)和血液中炎症的生物标志物显著增加血浆炎症细胞因子NOD-、LRR-和含pyrin结构域蛋白3 (NLRP3)在小鼠海马中的表达在心脏手术后增加，引起海马炎症和认知功能障碍，炎症介导的神经损伤的关键部位仍不清楚，但有证据表明，蓝斑去甲肾上腺素能系统(LC-NE)在POCD大鼠的神经炎症中发挥调节作用。在老年大鼠的前额叶皮质中，已证明激活自噬可抑制NLRP3炎症体的形成，并缓解老年大鼠的认知障碍。POD和POCD也与外周炎症标记物的浓度密切相关。炎症生物标志物C-反应蛋白(CRP)和白细胞介素-6 (IL-6)的显著升高与手术类型呈正相关。在实验中，吸入麻醉药大鼠的神经元表现出明显的炎症和凋亡
术前评估的认知功能障碍与术后不良结果相关。谢等人通过分析术前和术中CPB时间、高血压、白细胞计数、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和心律失常的风险，招募了265名接受心脏手术的患者，对c-POCD进行了很好的预测。术前风险因素还与年龄增长、体重指数、男性、种族、功能独立性下降和代谢功能能力下降有关，并且有中风或短暂性脑缺血发作史、慢性阻塞性肺病、糖尿病、肝硬化和酗酒史的患者更有可能出现认知功能障碍。
3.1 年龄
4.1 操作模式
4.2 麻醉因素
4.3 循环灌注
在接受CABG或瓣膜移植的老年患者中，经历POD的患者在手术当天、出院时以及术后1、6和12个月的认知功能较低。POCD病患者在手术后1周更容易出现自我评估抑郁。胰岛素抵抗(IR)患者更有可能在手术后超过1周出现POCD。在其他类型的手术中，如腹部手术，POCD患者更容易发生术后感染和肺部并发症。全髋关节置换术后，血细胞比容水平下降和POCD更有可能在术后24小时内发生。在接受全髋关节置换术和术后患者自控镇痛的60岁或以上老年患者中，接受氢可酮的组在简易精神状态检查(MMSE)中的得分明显高于接受舒芬太尼的组。POCD发生在术后第1、3、5和7天
6.1 认知评估工具
神经心理学评估是POCD诊断的金标准，简化测试在试验和临床实践中更常用，但认知状态的改良电话访谈和蒙特利尔认知评估不如神经心理学评估后的结果普遍。认知测量反映了大脑灌注不足的脆弱性，并提供了客观和及时的术前健康指标，为术后干预提供信息，以优化手术患者的预后。在接受选择性血管手术的患者中，POCD的高患病率和较差的认知与POD密切相关，因此有必要将认知障碍筛查作为常规术前监测计划。
目前，CPB心脏手术后POCD的发病机制尚不清楚，可用的治疗方案有限。常用的药物治疗包括DEX，它具有抗炎和抗氧化的特性。DEX已被证明可显著减少手术诱导的老年小鼠海马细胞凋亡，从而对手术诱导的认知障碍发挥神经保护作用。对乙酰氨基酚(APAP)等非甾体抗炎药通过其抗氧化和抗炎特性，以及抑制MPT毛孔和随后的凋亡途径的能力，具有神经保护作用。常用的围手术期抗生素(如头孢唑啉)可减少麻醉和手术引起的肠道生态失调，防止血脑屏障破坏。并改善POCD.112氯胺酮等阿片类药物可通过抑制干扰素基因刺激物(STING)和坦克结合激酶1 (TBK1)信号通路来减轻心脏手术后的POCD利多卡因等局部麻醉剂可通过减少线粒体损伤和改变凋亡促进蛋白(Bax)与凋亡抑制蛋白(Bcl-2)的比例来减轻七氟烷吸入麻醉诱导的POCD的发生。从相关危险因素出发，早期干预、预防不可逆损伤以及围手术期治疗和预防是避免POCD发生的有效策略。
图2. 体外循环心脏手术后认知功能障碍的研究进展(CPB)。CPB用于心胸外科手术，会导致身体的病理生理变化，引起多器官和多组织损伤，并经常导致中枢神经系统并发症。
期刊发表的范围：Ibrain对脑、脊髓和神经疾病相关的主题感兴趣，包括但不限于临床医学、分子诊断、表观遗传学/遗传学、细胞生物学、药物发现、进化医学、纳米技术和人工智能。该期刊聚焦临床和实验研究进展，为脑、脊髓和神经疾病提供表征、致病机制、诊断、治疗、医疗创新和技术。
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https://onlinelibrary.wiley.com/journal/27692795
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