李虹辰，陶利軍

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院麻醉科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030）

手術(shù)患者在術(shù)后的短時間內(nèi)會發(fā)生不同程度的認知功能障礙，主要以意識認知、定向和睡眠等方面的紊亂為主，也是術(shù)后常見的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，癥狀嚴重者甚至還會發(fā)生人格改變、焦慮及精神錯亂等，對其認知功能造成嚴重影響[1-2]。術(shù)后認知功能障礙的發(fā)生率較高，多數(shù)情況下發(fā)生于老年術(shù)后的患者，術(shù)后認知障礙的病理過程涉及神經(jīng)炎癥、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激和突觸損傷等方面[3]。目前臨床上對其研究的主要方向集中在“β 淀粉肽假說”和“中樞膽堿能假說”。然而，大量的相關(guān)研究顯示，麻醉、手術(shù)、年齡和一些潛在的疾病或是導致術(shù)后認知功能障礙發(fā)生的獨立危險因素，而創(chuàng)傷所引發(fā)的炎癥反應(yīng)在術(shù)后認知功能障礙的發(fā)生發(fā)展中同樣占有重要地位[4-5]。本研究就術(shù)后認知功能障礙的概念和診斷、炎癥病因?qū)W（炎癥細胞因子、抑炎細胞因子、外周炎癥反應(yīng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥、炎癥對神經(jīng)元完整性的影響）等方面進行綜述，通過探討術(shù)后認知功能障礙手術(shù)相關(guān)的炎癥病因?qū)W，以期為術(shù)后認知功能障礙的抗炎治療提供一定的參考思路，現(xiàn)綜述如下。

1 術(shù)后認知功能障礙的概念和診斷

術(shù)后認知功能障礙是手術(shù)后出現(xiàn)的急性或早期腦功能障礙，其特征是患者的認知能力下降，主要表現(xiàn)為患者在手術(shù)前沒有精神疾病，術(shù)后發(fā)生大腦功能活動性紊亂，導致意識、定向、記憶、知覺、運動行為等方面功能障礙。研究顯示，麻醉或手術(shù)前沒有精神障礙的患者，在麻醉后出現(xiàn)持續(xù)性記憶力下降和思維、定向力障礙，難以持續(xù)專注于某件事情上，難以同時完成多件工作，以及難以回憶一些近期聽到或讀到的信息，同時伴隨有社會活動能力的顯著下降[6]?，F(xiàn)如今臨床上對術(shù)后認知功能障礙的診斷還沒有統(tǒng)一的標準，多數(shù)需要通過一些量表的輔助對患者的認知功能進行評定，從而作出相應(yīng)診斷，其中較多采用的量表包括蒙特利爾認知評估量表（MoCA）、簡易精神狀態(tài)量表（MMSE）以及韋氏成人智力量表（WAIS）等[7-8]。

2 術(shù)后認知功能障礙的炎癥病因?qū)W

炎癥反應(yīng)是指一系列有血管系統(tǒng)的活體組織（包括淋巴和血細胞）對損傷因子（如物理、化學、生物因子等）所進行的防御反應(yīng)，是機體進行損傷與抗損傷的統(tǒng)一過程。適當?shù)难装Y反應(yīng)對于機體具有一定的保護作用，但炎癥反應(yīng)過度發(fā)展，則會對機體造成各種不良后果。但不管炎癥反應(yīng)有多嚴重，炎癥細胞因子和炎癥細胞均在其發(fā)生發(fā)展過程中有所參與。炎癥細胞因子包括：炎癥細胞因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、干擾素-γ（IFN-γ）、白細胞介素（IL）-1、IL-6、IL-2、IL-12、IL-8、巨噬細胞移動抑制因子（MIF）、集落刺激因子（CSF）等；抑炎細胞因子，如轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、IL-5、IL-9、IL-4、IL-13、IL-10 等。一旦人體血腦屏障遭到破壞，則外周炎癥細胞則可遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其可直接激活神經(jīng)小膠質(zhì)細胞，使神經(jīng)小膠質(zhì)細胞發(fā)揮炎癥細胞功能的部分作用，最終導致中樞炎癥發(fā)生，并對認知功能產(chǎn)生影響。

此外，神經(jīng)炎癥和小膠質(zhì)細胞活化與認知功能障礙的發(fā)生密切相關(guān)，而神經(jīng)炎癥是由神經(jīng)膠質(zhì)細胞的活動介導的，也是通過神經(jīng)膠質(zhì)細胞的活動來調(diào)節(jié)炎癥的。神經(jīng)細胞有兩種：一種是星形膠質(zhì)細胞，一種是小膠質(zhì)細胞。其中，星形膠質(zhì)細胞在數(shù)量上占優(yōu)勢，其特點是具有多向分化的功能和豐富的血腦屏障通透性；而小膠質(zhì)細胞則是中樞神經(jīng)系統(tǒng)固有免疫細胞，其譜系與周圍巨噬細胞類似，具有高反應(yīng)性（表現(xiàn)為在感染、異物等刺激下可迅速激活并進入相關(guān)免疫反應(yīng)途徑）、多向分化和免疫調(diào)節(jié)功能。小膠質(zhì)細胞在激活時會產(chǎn)生大量的細胞因子，包括TNF-α、IL-6、IL-17 等。而上述過度釋放的炎癥細胞因子，會激活腦內(nèi)的一系列信號通路，包括與tau 蛋白的磷酸化和β 淀粉樣蛋白聚集有關(guān)的信號通路，這一系列信號通路的過度激活，會導致腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的正常傳遞及突觸可塑性的改變，從而影響到患者的認知功能。尤其是海馬區(qū)的IL-1 和其他炎癥介質(zhì)水平過高時，會導致患者在學習、記憶等相關(guān)方面出現(xiàn)障礙。而患者腦內(nèi)的小膠質(zhì)細胞炎癥改變與突觸可塑性、神經(jīng)再生及情緒認知障礙密切相關(guān)，隨著年齡的增長，小膠質(zhì)細胞活化可增強應(yīng)激反應(yīng)，導致中樞炎癥反應(yīng)，進而導致認知功能障礙[9-10]。

2.1 炎癥細胞因子

2.1.1 腫瘤壞死因子 -α TNF-α 主要產(chǎn)生于多核巨噬細胞，屬于擁有廣泛生物活性的一種細胞因子。一方面，TNF-α 可以對患者機體內(nèi)部的免疫功能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，從而加速部分腫瘤細胞的死亡；另一方面，TNF-α 還能夠?qū)M織損傷、炎癥反應(yīng)、休克及其他生理反應(yīng)的過程發(fā)揮介導的作用。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生的TNF-α 對人體的飲食、自主活動、睡眠、神經(jīng)內(nèi)分泌等都有重要的作用，還能對星形膠質(zhì)細胞的增殖發(fā)揮刺激作用。在炎癥細胞因子中，TNF-α 能夠引起炎癥細胞因子級聯(lián)的啟動及因子的擴增，其在炎癥細胞激活和測量組織損傷中起著重要的作用。TNF-α 可以促進谷氨酰胺的興奮性神經(jīng)毒性損傷，促進周圍炎癥細胞因子的浸潤，并擴大神經(jīng)系統(tǒng)的級聯(lián)炎癥反應(yīng)。TNF-α 可以通過刺激外周細胞因子的級聯(lián)反應(yīng)引起認知障礙，并且這種神經(jīng)炎癥反應(yīng)和認知能力下降可以使用外周抗TNF-α 抗體來治療，以防止炎癥細胞因子如IL-1 的下游釋放，從而減少術(shù)后認知功能障礙的出現(xiàn)[11]。

2.1.2 白細胞介素 -1β 手術(shù)創(chuàng)傷能夠?qū)ι窠?jīng)膠質(zhì)細胞發(fā)揮激活的作用，同時還能加速炎癥細胞因子的釋放，致使患者海馬組織中的IL-1β 含量及炎癥反應(yīng)表達對應(yīng)上調(diào)。近期有研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β 參與機體神經(jīng)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)，IL-1β 可以對淀粉樣前體蛋白的合成發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，還能夠上調(diào)神經(jīng)元核因子-κB（NF-κB）相關(guān)核復合物的表達，最終增強淀粉樣前體蛋白的轉(zhuǎn)錄，中樞腦組織中的IL-1β 持續(xù)過度表達可能會導致認知障礙[12]。由上可知，隨著患者機體內(nèi)部的IL-1β 含量不斷上升，能夠?qū)е缕浜ｑR神經(jīng)元凋亡，最終致使認知功能遭受到損害。

2.1.3 白細胞介素 -6 IL-6 是臨床研究中重要的一種炎癥細胞因子，參與免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等多種病理生理過程，同時在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，IL-6 通過多種信號通路，能夠?qū)毎纳L、分化產(chǎn)生一定影響，此外，其還能夠影響大腦的多項功能，包括記憶和學習能力。IL-6 主要表達于神經(jīng)元和小膠質(zhì)細胞，在腦組織損傷過程中發(fā)揮著雙重作用。正常生理濃度或低水平表達的IL-6 在神經(jīng)細胞中對神經(jīng)元具有保護和促進修復的作用，但當IL-6 水平快速增高時，會導致神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞及內(nèi)皮細胞出現(xiàn)損傷。IL-6 還可以抑制海馬神經(jīng)細胞的增殖，改變海馬神經(jīng)元的數(shù)量，改變海馬的形態(tài)，能夠影響神經(jīng)元的發(fā)育及突觸的可塑性，從而導致認知功能障礙。生理性IL-6 是調(diào)控神經(jīng)再生的關(guān)鍵細胞因子，有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病、帕金森綜合征的發(fā)病過程伴隨著外周炎癥反應(yīng)，IL-6 有可能與患者認知功能障礙程度有關(guān)，患者炎癥反應(yīng)表達顯著高于正常水平且對認知功能也有較明顯的影響[13-14]。

2.2 抑炎細胞因子

2.2.1 白細胞介素 -4 作為一種重要而有效的細胞因子，IL-4 主要由肥大細胞、輔助型T（Th）2 細胞、嗜酸性粒細胞及堿性細胞分泌，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。IL-4 在免疫學中的作用獲得廣泛研究，近年來，越來越多的證據(jù)表明，其在維持大腦的正常功能中起著重要作用，例如學習及記憶等相關(guān)方面。鄭新偉等[15]研究發(fā)現(xiàn)T 細胞來源的IL-4 是許多腦功能的重要參與者，IL-4 對慢性失眠患者是否患認知功能障礙均存在顯著影響。綜上所述，IL-4 在調(diào)節(jié)大腦的免疫功能、空間記憶學習、神經(jīng)再生及神經(jīng)系統(tǒng)障礙性疾病的發(fā)生中有著重要作用。

2.2.2 白細胞介素 -10 IL-10 作為許多抑炎細胞因子的代表，在整個抗炎過程中起著核心作用，是患者發(fā)生嚴重機體損傷后免疫抑制的重要原因，同時會增加機會性感染的易感性，并且其在認知和神經(jīng)退行性功能中也起著重要作用。李英等[16]研究發(fā)現(xiàn)無論是在“生理性”還是“病理性”認知障礙的過程中，來自外周的抑炎細胞因子 —— IL-10 都參與了外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的復雜免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)，當這種雙向調(diào)節(jié)被破壞時，就會導致睡眠、神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、細胞死亡、脫髓鞘損傷、血栓形成及血管內(nèi)皮損傷風險的改變，并通過突觸形成和神經(jīng)元壞死進一步加速認知功能的下降。

2.2.3 小膠質(zhì)細胞 小膠質(zhì)細胞是神經(jīng)系統(tǒng)的一種細胞，因其細胞體積小而得名，主要位于灰質(zhì)內(nèi)的神經(jīng)元胞體附近，可以于腦白質(zhì)中觀察到小膠質(zhì)細胞。小膠質(zhì)細胞能促進神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，促進神經(jīng)元的存活，還可以調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元的數(shù)量。由于手術(shù)可導致外周炎癥因子水平升高，引起神經(jīng)小膠質(zhì)細胞的形態(tài)學變化，導致神經(jīng)小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生大量的細胞因子，并進一步誘導，包括氧自由基、溶酶體酶、一氧化氮及某些氧化物和其他信號分子的激活[17-18]。手術(shù)操作及麻醉的實施不僅會誘導炎癥反應(yīng)，還會使機體產(chǎn)生許多具有傷害性的變化，其中最主要的氧化應(yīng)激反應(yīng)也會進一步誘導或加劇神經(jīng)的炎癥反應(yīng)，而破壞血腦屏障還會引起腦部細胞因子和相應(yīng)的氧化因子的釋放。血管內(nèi)皮的活化也會使微循環(huán)紊亂更加嚴重，從而引起腦部血流的紊亂，而腦灌注則可能誘發(fā)術(shù)后認知功能障礙。

2.3 外周炎癥反應(yīng)手術(shù)雖然會對患者的身體造成一定的損傷，可以激發(fā)相應(yīng)的免疫系統(tǒng)，讓細胞因子產(chǎn)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生炎癥介質(zhì)；而腦內(nèi)過度的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)又會引起炎癥過程，同時，還可能出現(xiàn)神經(jīng)毒性，從而對患者的神經(jīng)系統(tǒng)造成影響，最終導致認知損害。在臨床上常見的炎癥細胞因子，比如IL-6、TNF-α、IL-18 及IFN-γ，已經(jīng)被相關(guān)研究證明在系統(tǒng)性炎癥和中樞炎癥的形成中起到了非常重要的作用，會誘導患者的認知能力下降和認知功能損傷[19]。高遷移率族蛋白1（HMGB1）的作用在炎癥信號通路中相對較為重要，術(shù)后體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等應(yīng)激因子對應(yīng)升高，導致機體出現(xiàn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，致使HMGB1 的釋放與激活。前期有相關(guān)研究證實，HMGB1 在腦內(nèi)呈現(xiàn)出高表達，HGMB1 會誘導炎癥細胞的增殖、成熟，進而引起慢性炎癥，同時慢性炎癥會對腦內(nèi)神經(jīng)造成損傷，進而影響認知功能[20]。手術(shù)、麻醉均可引起HMGB1 在海馬區(qū)的高表達，HGMB1 水平可反映全身炎癥程度，可預(yù)測炎癥程度及術(shù)后認知功能障礙的發(fā)生率，外周血中HGMB1 水平與術(shù)后認知功能障礙的發(fā)展相關(guān)。由此推測，外周炎癥狀信號可能通過調(diào)控HMGB1 在腦內(nèi)的表達，進而影響認知功能。

2.4 中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥中樞神經(jīng)系統(tǒng)是機體一種高度敏感的感受器，主要負責接受來自身體各個部位的傳入信號，經(jīng)信息處理后形成協(xié)調(diào)的運動信號，并將這些協(xié)調(diào)的運動信號存儲在大腦中形成學習和記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。非炎癥狀態(tài)或者處于損傷狀態(tài)下時，循環(huán)免疫細胞不能進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而具有特殊抗原呈遞能力的樹突狀細胞在正常情況下似乎不存在。術(shù)后，小膠質(zhì)細胞、骨髓源性巨噬細胞、肥大細胞和T 細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中被激活，這些細胞分泌大量的細胞因子，進一步加重神經(jīng)炎癥反應(yīng)。

血腦屏障調(diào)節(jié)炎癥細胞和其他物質(zhì)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運輸，并可以監(jiān)測周圍環(huán)境 ；在炎癥狀態(tài)下，血腦屏障的完整性可能會受到一定的損害，炎癥因子的水平也會相應(yīng)增加。手術(shù)、麻醉均會致使患者的血腦屏障功能出現(xiàn)障礙，這可能是因為周圍炎癥因子（如HMGB1）引起的，但是，也有可能是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥細胞因子分泌而引發(fā)的。在臨床研究中，有證據(jù)表明，外周炎癥細胞因子的增加主要是由于其破壞血腦屏障的完整性，導致神經(jīng)炎癥[21]。研究顯示，神經(jīng)炎癥發(fā)展的初始事件是周圍的炎癥刺激和由此產(chǎn)生的功能障礙，以及隨后導致炎癥過程的血腦屏障內(nèi)皮細胞的相應(yīng)激活；炎癥細胞因子在這一過程中起著重要作用，其作用方式可以直接由炎癥細胞因子激活血腦屏障內(nèi)皮細胞上的特定表面受體以及轉(zhuǎn)運蛋白來表現(xiàn)，使其能夠穿過血腦屏障，而這些炎癥介質(zhì)也可以通過心室周圍的區(qū)域進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，即使血腦屏障不存在或不連續(xù)[22-23]。血腦屏障功能障礙的標志物在手術(shù)后升高，并且與周圍和中心炎癥具有一定的關(guān)系；術(shù)后腦脊液中炎癥標志物水平的增加，能夠在心臟和非心臟手術(shù)中反復觀察到，包括降鈣素原（PCT）、C-反應(yīng)蛋白（CRP）和HMGB1，因此，能夠認為這些炎癥標志物的水平升高和認知功能障礙具有明顯的關(guān)系；這也表明在手術(shù)患者中，外周炎癥與中心炎癥有關(guān)，并可能導致認知障礙。

2.5 炎癥對神經(jīng)元完整性的影響在患者的大腦中，有很多區(qū)域都參與了認知的過程，但海馬體的功能對患者的學習和記憶的形成均起到了至關(guān)重要的作用。然而，海馬體中有更多的炎癥細胞因子受體，如IL-2 和IL-1 受體，其中IL-1 受體的生理水平在人體中優(yōu)化記憶和學習過程中具有重要的作用，但其過高水平則和患者認知功能下降具有一定的關(guān)系，因此當患者機體內(nèi)的炎癥細胞因子水平系統(tǒng)性上升時，海馬體則相較容易受到一定的不利影響[24-25]。另外小膠質(zhì)細胞活性的主要表現(xiàn)在通過對活性氧和氮的產(chǎn)生或者釋放進行誘導，也是免疫炎癥反應(yīng)感染的重要組成部分。由于其相對較低的抗氧化水平及對氧化物代謝程度的高度依賴，在手術(shù)治療期間大腦容易受到因為炎癥感染而導致氧化應(yīng)激的影響，而如果存在長時間的氧化活化，則會對人體腦細胞的結(jié)構(gòu)及神經(jīng)功能產(chǎn)生不利的影響，進而增加認知功能障礙的發(fā)生風險[26-27]。

3 小結(jié)與展望

認知功能損害嚴重影響手術(shù)后患者的生活質(zhì)量，加重患者的家庭和經(jīng)濟負擔。炎癥反應(yīng)對患者的神經(jīng)系統(tǒng)也具有重要的影響，在急性損傷后的修復中則需要炎癥，但如果炎癥持續(xù)沒有恢復，手術(shù)后會就出現(xiàn)慢性損傷或自身免疫性疾病。目前尚不明確認知障礙的主要發(fā)病機制，雖然臨床上，關(guān)于認知障礙與炎癥反應(yīng)之間關(guān)系的研究仍然處于一個前期的狀態(tài)同時具有較多的不可知變量，但隨著新研究結(jié)果不斷地被發(fā)現(xiàn)，在對術(shù)后認知功能障礙患者的治療中，支持抗炎藥及神經(jīng)保護劑具有一定潛在的治療效果。另外目前的研究主要集中在一些典型的炎癥細胞因子、神經(jīng)膠質(zhì)細胞，甚至炎癥相關(guān)的標志物的探索中，希望能夠為研究術(shù)后認知功能障礙炎癥病因?qū)W相關(guān)的預(yù)防和治療措施提供更好的依據(jù)和參考。