围术期IL8和IL18水平与手术后三个月大脑基底核萎缩的关联性研究

背景介绍

近年来，越来越多的研究表明，外科手术后可能加速大脑萎缩。同时，系统性炎症与神经退行性疾病之间的关系也备受关注。本研究假设术后的白细胞介素（Interleukin，简称IL）水平以及围术期IL水平变化可能与术后大脑基底核（Nucleus Basalis Magnocellularis，简称NBM）的萎缩有关。NBM是大脑皮层乙酰胆碱的主要来源。以往研究已经观察到，手术后大脑皮层厚度可能减小，心室扩大利及海马体萎缩的加剧，但这些研究并没有提供围术期炎症参数的具体数据。

论文来源

本文的研究来自于《Journal of Neuroimmune Pharmacology》杂志2024年第19卷第10期。论文的主要作者包括Maria Heinrich、Claudia Spies、Friedrich Borchers、Insa Feinkohl等，作者多来自Charité-Universitätsmedizin Berlin等欧洲知名医疗研究机构。研究接受日期为2023年3月26日，接受日期为2024年2月18日。

研究设计和方法

本研究是Biocog研究中一个子项目，其目的是开发基于生物标志物的算法来预测术后谵妄和认知功能障碍。研究在欧洲的两大高等医疗中心进行，纳入了年龄≥65岁、手术时间≥60分钟的欧洲高加索族选中的病人。研究程序如下：

研究流程

1. 患者选择与纳入： 包含了65岁以上、即将进行大手术且Mini-Mental State Examination（MMSE）得分超过23分的患者。

2. 基础评估： 包括MRI扫描、血样采集、认知测试等。

3. 术后评估： 在术后第一天进行再次血样采集。

4. 三个月随访： 包括再次MRI扫描及认知测试。

5. 数据选择与处理： 选取有随访问MRI数据及IL6、IL8或IL18测量数据的患者。

实验方法

• 白细胞介素测量： 使用BioVendor等公司提供的商业试剂盒测量血样中的IL水平。样本在-80°C保存，所有测量均按照标准操作流程进行。

• MRI分析： 使用高场强MRI扫描仪在术前及术后三个月分别进行两次60分钟的扫描，数据处理使用SPM12软件。

• 认知测试： 包括一系列计算机化的测试如CANTAB、Grooved Pegboard Test（GPT）及Trail Making Test（TMT）。

• 数据统计分析： 使用线性回归模型分析围术期IL水平与NBM萎缩的关系，并进行Logistic回归分析预测NBM萎缩的潜在性标志物。

主要结果

1. IL水平与NBM萎缩的关系：

   • 术后第一天IL8和IL18水平显著与NBM萎缩相关，IL6则无明显关联性。
   • 对于IL8和IL18，每增加2.72倍的术后IL水平，NBM体积分别减少了0.79%和1.21%。

2. 术前IL水平与NBM萎缩的关系：

   • 术前IL8和IL18水平显著与NBM萎缩相关，增加2.72倍的术前IL水平分别导致NBM体积减少2.3%和1.6%。
   • 围术期变化的IL水平并未显著影响NBM萎缩。

3. 认知功能与NBM体积的关系：

   • 术后三个月NBM体积与更好的认知功能表现显著相关，但NBM萎缩并未明显影响认知功能的围术期变化。

4. IL作为预测NBM萎缩的潜在标志物：

   • preoperative IL8和IL18水平对预测NBM萎缩的判别能力较弱。

研究结论与意义

科学价值

本研究揭示了术后IL8和IL18水平与NBM萎缩的显著关系，并指出这一关系主要由术前的慢性炎症所驱动，而不是围术期的急性炎症反应。研究首次将围术期炎症与术后脑萎缩联系在一起，提供了术后神经认知障碍可能的病理机制。

应用价值

结果提示，高术前炎症水平患者可能需要特殊管理以减少术后神经退行性变化的风险。此外，术后NBM萎缩与认知功能的关联提示了潜在的临床干预路径，例如通过调节炎症反应来保护大脑。

研究亮点

• 首次系统性分析围术期炎症与NBM萎缩的关系。
• 使用多种生物标志物和影像学数据进行综合分析。
• 确定了术前慢性低度炎症对术后脑萎缩的贡献。