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术前睡眠障碍在老年术后谵妄中的作用研究进展
MT作为一种睡眠周期的内源性松果体激素,具有抗炎抗氧化及神经保护的作用。睡眠障碍可使昼夜节律失调,MT分泌紊乱、相移,或持续低水平。
随着人口老龄化加重和医疗技术发展,我国老年患者进行手术的比例明显增多,术后谵妄(postoperative delirium, POD)较为常见。POD为短暂、可逆的急性中枢神经系统紊乱,发生率为15%~53%,可导致术后住院时间延长,影响术后功能恢复及生活质量。近年相关研究显示,术前睡眠障碍为老年患者POD的危险因素之一。本文归纳总结近年术前睡眠障碍与老年患者POD关系的研究,探索两者的关系和可能机制,改善术前睡眠质量以预防POD,以期为临床工作提供新思路。
我国每年约有5 000万老年患者需接受手术治疗,因老年患者存在共病、衰弱等方面因素,其手术风险及并发症增加。POD为其常见的术后并发症,包括症状的急性发作和波动过程、注意力不集中、意识水平受损、认知障碍等 。
POD可导致术后并发症增加、住院时间延长,影响术后功能恢复及生活质量 。目前POD的发病机制尚未明确,已存在的学说包括神经炎症、氧化应激和神经递质失衡等,其中年龄、术前心理因素、睡眠、手术等为其易感及诱发因素。
良好的睡眠是身心健康的基础,而睡眠障碍会引起情绪波动、记忆受损、认知及免疫功能下降,增加患其他疾病的风险等。据统计,国外老年人睡眠障碍患病率为30%~40% ,我国老年人睡眠质量随年龄增加呈下降趋势,睡眠障碍患病率约为41.2% ,疾病、疼痛、药物及负性情绪等均是引起老年患者睡眠障碍的原因。
睡眠障碍为一种内源性应激源,可激活下丘脑⁃垂体⁃肾上腺轴、β肾上腺素能及炎性信号级联中的关键转录通路,激活单核细胞群,释放大量糖皮质激素,最终引起级联放大的炎症反应 。
睡眠障碍引起的神经炎症可能会导致觉醒激活神经元变性,引起不可逆觉醒损伤;此外,睡眠障碍也会使脑源性神经营养因子等蛋白质的信使RNA水平降低,TNF⁃α增加,小胶质细胞过度活化,进一步引起神经元凋亡 。
老年患者睡眠不足引起的全身炎症反应及氧化代谢障碍使大脑葡萄糖供应减少,过量释放谷氨酸(glutamic acid, Glu),大量生成多巴胺,直接兴奋神经元的活性、增强Glu介导的神经兴奋性毒性损伤、诱导神经元凋亡等 ,最终引起大脑神经递质水平失调。
一项对健康老年人群的前瞻性研究指出,基线 h,脑室扩大每年增加0.59%,整体认知能力每年下降率增加0.67% 。老年患者睡眠不足使脑白质质量降低,局部白质微结构异常,慢性神经轴突变性等,最终可能导致认知障碍 。
睡眠时大脑通过星形细胞水通道蛋白的血管旁宏观“淋巴系统”,借助脑脊液和间质液交换,清除清醒时所积累的神经元代谢废物;而睡眠剥夺影响大脑的新陈代谢和神经激活,使大脑代谢率降低。临床研究表明,睡眠剥夺后脑脊液中淀粉样蛋白明显增加,组织氧化代谢异常,影响大脑代谢废物的清除 。此外,睡眠剥夺还可使大脑网络间的功能连接发生改变,丘脑及角回间连接性下降等 。
动物研究指出,睡眠促进棘突形成,而睡眠剥夺通过抑制环磷酸腺苷信号转导等途径,改变棘突形态、减少棘突密度等,影响神经元交流及功能 。对大鼠进行睡眠剥夺后发现,海马内皮细胞的囊泡密度增加,紧密连接蛋白和肌动蛋白表达降低,相邻内皮细胞间连接被破坏,血脑屏障通透性发生改变 。Murata等 研究提示,长期睡眠剥夺会减少动物模型海马细胞增殖和神经的发生,最终可能进一步影响认知功能。少突胶质细胞是大脑中代谢最为活跃的细胞之一。相关动物研究指出,睡眠期间低腺苷、低Glu及高催乳素水平可能有助于少突胶质细胞前体细胞的增殖。此外,睡眠时与少突胶质细胞磷脂合成有关的基因优先转录 。
一项涉及29个临床试验的荟萃分析指出,睡眠障碍为POD的危险因素之一 。手术本身作为一种侵袭性治疗方式,特别是开腹、时间长、创伤较大的手术,可刺激机体释放大量炎症介质和细胞因子(如C反应蛋白、IL⁃6、IL⁃8等),激活内皮细胞,增加内皮细胞通透性,损伤血脑屏障,激活小胶质细胞,产生级联放大的神经炎症反应 。术前睡眠障碍可引起患者精神紧张、情绪波动,加重内环境紊乱,使体内促炎细胞因子等长期处于较高水平,进一步加重手术创伤引起的神经炎症反应 。此外,由于老年患者本身存在神经退行性病变,对氧化应激敏感性较高,神经炎症在多个水平上进一步增强 。一项研究对存在睡眠障碍的社区老年人衰老的相关分子表达进行测定,发现睡眠障碍可通过使DNA损伤,增加衰老相关的分泌表型表达模式,促进细胞衰老途径启动,增加炎症因子的释放 。
Grimaldi等 一项临床研究发现,睡眠障碍可引起血浆中皮质醇及去甲肾上腺素变化,进一步揭示老年睡眠障碍患者睡眠微结构的改变与自主神经失调相关。此外,睡眠障碍可进一步增强氧化应激反应,引起术中血流动力学波动 。术中血压波动与POD的发生相关,Radinovic等 对老年髋部骨折患者进行的一项前瞻性临床研究指出,术中MAP的渐进性降低增加术后认知障碍的发生,这可能与术中低血压引起脑灌注不足相关。一项回顾性队列临床研究也表明,危重患者术中及术后低血压可能与POD有关 。随着年龄的增长,机体对血压的调节及脑血流自主调节能力下降,术中老年患者较易发生血流动力学波动,造成脑灌注不足、脑缺血。因此,术前存在睡眠障碍的老年患者发生POD的风险明显增高。
此外,术前睡眠障碍可延续至术后,延长术后疼痛时间,降低阿片类药物的中枢镇痛作用 。术后疼痛为POD的独立危险因素之一,美国加速康复和围手术期质量管理协会在预防POD的联合声明中推荐重视术后疼痛管理 。术后疼痛会进一步导致机体内分泌失调、睡眠障碍及情绪波动 ,影响术后恢复及认知功能,最终导致POD的发生。
近期一项系统回顾研究通过对13项随机临床实验分析发现,对睡眠和昼夜节律进行干预可使POD发生率降低约50% 。
美国加速康复和围手术期质量管理协会共识强烈推荐使用多成分非药物干预来预防老年高危患者的POD(B级推荐) 。一系列改善术前睡眠的措施,如减少夜间护理及治疗,优化环境,保持环境安静,减少夜间声音、光线刺激等非药物干预方式,可显著降低POD的发生率。
MT作为一种睡眠周期的内源性松果体激素,具有抗炎抗氧化及神经保护的作用。睡眠障碍可使昼夜节律失调,MT分泌紊乱、相移,或持续低水平。一项针对120例腹部大手术患者研究的多因素分析显示,术后较低的MT浓度与POD相关,术后MT可能是预测全麻腹部大手术老年患者POD的生物标志物 。Campbell等 研究指出,围手术期接受MT或MT受体激动剂(雷莫替安)者发生谵妄的比例比对照组降低37%。然而,一项多中心双盲随机对照试验显示,褪黑素并未减少老年髋部骨折患者的谵妄发生率 。一项系统性回顾支持MT及其类似物在预防POD方面的有效性,然而因异质性较大,还需要更多研究来确定其预防作用 。
Dex为α2受体激动剂,可抑制Glu、P物质等释放,减少神经元凋亡,减轻氧化应激和神经炎症,减少大脑缺血/缺氧及再灌注损伤等。此外,Dex还可诱导无呼吸抑制的睡眠,促进自然睡眠模式,减少睡眠觉醒周期紊乱,提高睡眠质量。此外,一项针对老年男性胸腔镜手术患者的随机试验指出,Dex可减少苯二氮卓类和阿片类药物的使用,维持血流动力学稳定,保证围手术期脑血流的正常灌注,一定程度上减少POD的发生 。近期一项临床研究显示,术中使用Dex可降低老年轻度认知障碍患者POD的发生率 。然而,一项对择期非心脏手术的研究发现,术中至术后泵注Dex并未降低老年患者POD的发生率 。由于Dex可抑制周围交感神经,存在低血压、心率下降及窦性停搏等不良反应,因此有关Dex与POD关系的有效性和安全性还需进一步研究。
近年来发现术前睡眠障碍与POD显著相关,对存在术前睡眠障碍的老年患者,POD发生率较高且持续时间较长,神经炎症反应加重,神经元变性、减少,神经递质失调等,造成大脑缺血/缺氧性损伤,影响大脑网络的功能性连接及代谢等,最终诱发POD。
因此,对于术前存在睡眠障碍的老年患者而言,可通过一系列改善睡眠质量的方式预防POD,如调节昼夜节律、调节神经递质水平、抗炎抗氧化等。其中,可通过改善环境、保持环境安静等非药物干预,必要时予以MT、Dex等药物进行抗炎、抗氧化,减少镇痛药物的使用。目前相关研究深度不够,证据不足,有关老年患者术前睡眠障碍和POD的关系仍需进一步研究。
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