择期泌尿系统结石术前焦虑患者的血清IL-6、BDNF、TPH2表达水平研究择期泌尿系统结石手术术前焦虑和非焦虑患者的IL-6、BDNF、TPH2表达水平的差异性和机制

择期泌尿系统结石术前焦虑患者的血清IL-6、BDNF、TPH2表达水平研究择期泌尿系统结石手术术前焦虑和非焦虑患者的IL-6、BDNF、TPH2表达水平的差异性和机制

探讨

罗天燕 马杰，肖永华，何燕霖

合江县中医医院麻醉科  646200

摘要

目的： 对择期泌尿系统结石手术术前焦虑和非焦虑患者的IL-6、BDNF、TPH2表达水平的差异性和机制探讨

方法： 采用病例对照研究，选择2019年8月至12月行择期泌尿系统结石手术患者90例，由本研究者及助手按照W.K.Zung焦虑自评量表（SAS）和抑郁自评量表(SDS)对研究对象的心理状态进行评价，根据评分结果将行择期泌尿系统结石手术的患者分为术前焦虑组及非焦虑组，分析其焦虑原因；抽取所有研究对象术前空腹外周静脉血测定血清IL-6、BDNF、TPH2，采用ELLSA法测定其水平，进行比较，分析术前焦虑产生的病理机制。

结果：通过焦虑自评量表评分（SAS）的测定，对择期泌尿系统结石手术患者进行分组，将患者分为术前焦虑组（A组，SAS>=50，n=45例）和非焦虑组（NA组，SAS<50，n=45例），采用单因素Logistic回归及多因素Logistic回归分析，术前患者为老龄、再次手术、具有合并症、婚姻不幸（离异或丧偶）的焦虑评分较高，与术前非焦虑组比较，具有统计学意义（P<0.05）；然而，两组患者的性别、术前疼痛评分，抑郁评分则无明显统计学差异（P>0.05 ）。术前焦虑患者白细胞介素-6（IL-6）、脑源性神经营养因子（BDNF）水平较非焦虑患者有所增加，色氨酸羟化酶2（TPH2）水平有所下降，两组差异具有统计学意义（P<0.05）；

结论：本研究通过分析发现，老龄患者，及在泌尿系统结石手术前，有再次手术史、具有合并症、婚姻不幸（离异或丧偶）等，是其发生术前焦虑的主要原因；研究证实术前焦虑患者白细胞介素-6（IL-6）、脑源性神经营养因子（BDNF）水平较非焦虑患者有所增加，色氨酸羟化酶2（TPH2）水平有所下降，说明术前患者体内的炎症反应等一系列应激机制可能是焦虑发生的病理生理机制。

关键词    术前焦虑；炎性因子；泌尿结石；应激

Differences and mechanisms of expression levels of IL-6, BDNF and TPH2 in anxious and non-anxious patients before elective urolithiasis surgery

Abstract

Abjective To investigate the differences and mechanisms of expression levels of IL-6, BDNF and TPH2 in anxious and non-anxious patients before elective urolithiasis surgery. Methods Using case-control study, the choice between August 2019 and December marked 90 cases of urinary calculi surgery patients, by the researchers and assistant according to W.K.Zung self-evaluation of anxiety scale (SAS) and depression self-rating scale (SDS) evaluate the psychological status of the research object, according to the evaluation results will be marked urinary tract calculi surgery patients pided into preoperative anxiety and anxiety group, to analyze its causes anxiety; Serum IL-6, BDNF, and TPH2 were measured by fasting peripheral venous blood of all subjects before operation, and their levels were measured by ELLSA method. The pathological mechanism of preoperative anxiety was analyzed. Results Through the SAS for grouping names of urinary tract calculi surgery patients, patients can be pided into preoperative anxiety group (A group, SAS > = 50, n = 45 cases) and non-anxiety group (NA group, SAS < 50, n = 45 cases), using the single factor Logistic regression analysis, Logistic regression and multiple factors for the elderly, reoperation, preoperative patients with complications, unhappily married, porced or widowed) anxiety score is higher, compared with the preoperative anxiety group, with statistical significance (P < 0.05);However, there were no significant differences in gender, preoperative pain score and depression score between the two groups (P>0.05).The levels of interleukin-6 (IL-6) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) increased in patients with preoperative anxiety, and the levels of tryptophan hydroxylase 2 (TPH2) decreased, with statistically significant differences between the two groups (P<0.05). 

Conclusion Through analysis, this study found that the elderly patients, and before the operation of urinary calculi, the history of reoperation, complications, marriage (porced or widowed), are the main causes of preoperative anxiety. Studies confirmed that the levels of interleukin-6 (IL-6) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in patients with preoperative anxiety increased, and the levels of tryptophan hydroxylase 2 (TPH2) decreased, compared with those of patients without preoperative anxiety, suggesting that a series of stress mechanisms such as the inflammatory response in patients before surgery may be the pathophysiological mechanism of anxiety.

Keywords  Preoperative anxiety; Inflammatory factors; Urolithiasis; Stress

术前焦虑情绪是每个面临手术的患者都可能经历的一种术前心理应激状态，也是临床外科医生和麻醉医生所关注的棘手难题[1]。随着现代医学科学技术的飞速发展, 尤其是快速康复外科（ERAS）的提出，手术的安全性越来越受到更多医生和患者的重视，但在接受手术作为治疗患者疾病的一种重要方式的前提下，围术期随之有可能出现的各种疼痛、麻醉风险、手术创伤、身体器官缺失、术后并发症等风险使患者绝大多数出现不同程度的身体和精神方面的应激反应[2]，导致术前出现不同程度的心理障碍和恐惧情绪，常使患者处于较高的焦虑水平，呈现严重的焦虑状态。术前焦虑是一种不愉快的、令人不安的经历，它包括紧张、忧虑、不安和高度自主活动的思维方式[3]，其特点是焦虑状态的持续的时间比较短，焦虑水平在随时变化[4]。患者术前焦虑状态呈动态变化，Carr E等研究证实：手术患者的焦虑水平呈现出明显的曲线变化：患者从确定手术方式开始，其焦虑水平即逐步上升，在进入手术间后其焦虑水平急剧升高，至麻醉开始前达到峰值，然后便表现出直线坠崖式下降[5]。研究表明，外科手术患者的术前焦虑发生率比较高，国外约40%～80%，国内择期手术中约有56%[6]。当术前患者受到紧张、焦虑、恐惧、抑郁等负面情绪刺激后，控制情绪的大脑皮质、蓝斑、杏仁核、中缝核、海马等处，可出现十分活跃的神经传导、内分泌因子以及神经递质的改变[7]。过度焦虑会给围术期患者带来一系列不良影响。术前状态焦虑可增加体内儿茶酚胺的分泌，使患者心率增加、血压升高、呼吸频率增加，情绪激动烦躁不安[8]；对病人术中麻醉的平稳、耐受手术的能力、术后对疼痛的感知以及术后康复均有不利影响[9]；可能引起冠心病患者围术期恶性心律失常、心源性猝死等不良心血管事件的发生[10]；同时使得某些高龄患者术后常常出现易怒、冷漠、记忆力减退、以及术后认知功能障碍等[11]。

目前关于术前焦虑的研究颇多并主要集中在引起焦虑的危险因素方面及如何抗焦虑治疗领域，但对于焦虑产生的病理生理机制并未完全阐明。术前心理应激作为焦虑发生的一个重要因素[12]，造成焦虑的假说主要包含有炎症反应和神经递质紊乱两种假说。白细胞介素-6（IL-6）是趋化因子家族的一种细胞因子，可由多种细胞合成，在应激或外伤引起的急性炎症反应中诱导急性期反应蛋白的合成；脑源性神经营养因子（BDNF）[13]广泛存在于脑的各个部位，能促进运动神经元和多巴胺能神经元等的存活，刺激神经细胞突起的生长和长芽，诱导合成神经元表型的蛋白质，增加神经递质的合成，改变细胞膜上离子通道活性；色氨酸羟化酶2（TPH2）早已被证实是与抑郁症和其他精神性病变密切相关，但是与术前焦虑的研究报道较少，并且与BDNF之间的联系在术前焦虑中的作用目前尚无报道。因此本研究拟通过焦虑自评量表评分（SAS）的测定，对择期泌尿系统结石手术患者进行分组，将患者分为术前焦虑组（A组，SAS>=50，n=45例）和非焦虑组（NA组，SAS<50，n=45例），分析其焦虑原因；并抽取所有研究对象术前空腹外周静脉血测定血清IL-6、BDNF、TPH2，采用ELLSA法测定其水平，进行比较，分析术前焦虑产生的病理机制。

1 资料与方法

一般资料

本研究获得合江县中医医院伦理委员会批准（xxxx），并与患者及家属签署知情同意书。选择2019年8月至12月行择期泌尿系统结石手术（经皮肾镜及经尿道输尿管镜、膀胱镜钬激光碎石术）患者90例，性别不限，年龄18-85岁，ASAⅠ-Ⅲ级，学历为小学以上，能够自主完成术前焦虑相关评分量表。术前1天进行访视，采集与术前焦虑的发生可能相关的危险因素如年龄，性别，经济情况（有医保或无），合并症（高血压，糖尿病，冠心病，关节炎和慢性阻塞性肺病等），婚姻情况（是否离异或丧偶），手术类型（是否再次手术），疼痛情况（是否存在疼痛，VAS评分）等，同时由本研究者及助手按照W.K.Zung焦虑自评量表（SAS）对研究对象的心理状态进行评价，根据评分结果将行择期泌尿系统结石手术的患者分为术前焦虑组（A组，SAS>=50，n=45例）和非焦虑组（NA组，SAS<50，n=45例）。

排除标准：（1）有精神性疾病病史；（2）长期服用安眠镇静药物；（3）存在中枢神经系统疾病；（4）急诊手术；（5）一般情况差不能独立完成术前焦虑评估者。剔除标准：（1）术中麻醉方式为局部麻醉；（2）术前焦虑评估量表未填写完整；（3）由于各种原因手术取消。

样本量计算　

采用两组比较的样本量计算公式    Ｎ＝［（Ｚα/2＋Ｚβ）σ／δ］２（Ｑ１-1＋ Ｑ２-2），其中α＝0.05，β＝0.2，Ｑ１、Ｑ２均取值0.5，依据预试验结果进行 σ、δ 取值，计算样本量为71例，预设脱落率10%，最终取90例。

方法

焦虑记忆与情绪评估

术前采用W.K.Zung焦虑自评量表（Self-Rating Anxiety Scale，SAS）评估患者的术前焦虑程度。SAS撰写于1965 年，它应用简便，能够直接反映病人焦虑、抑郁状态的主观感受并观测其在治疗中的变化，具有使用方便、结果分析便捷等特点，能够一定程度上反映被调查者近期的心境，并具有一定的有效性和可靠性。量表包括 20 个问题，每个问题依据症状出现频次的不同分为 4 级，包括 10 个正向评分项目和 10 个反向评分项目，其评分规则为：正向题计分为 1-4分，反向题则为 4-1 分。各项分数求和得到总粗分（X），X 乘以 1.25 取整数部分得标准分（Y）。SAS评分标准如下：＜50 分——正常；50-59 分——轻度；60-69 分——中度；≥70 分——重度。

以同样方法评估抑郁自评量表（Seu-Rating Depression Scale，SDS）。量表包括 20 个问题，每个问题依据症状出现频次的不同分为 4 级，包括 10个正向评分项目和 10 个反向评分项目，其评分规则为：正向题计分为 1-4分，反向题则为 4-1 分。各项分数求和得到总粗分（X），X 乘以 1.25 取整数部分得标准分（Y）。抑郁程度判定标准如下：＜53 分——正常；53-62 分——轻度；62-72 分——中度；≥72 分——重度。

手术过程

采用全身麻醉或者椎管内麻醉对所有择期泌尿系统结石患者完成手术。所有患者术前均不使用镇静药物，病人进入手术室后监测心电图 ,接指氧饱和度探头 ,开放静脉通路 ,行无创血压监测。全身麻醉采用舒芬太尼0.02-0.05ug/Kg、咪达唑仑2mg、顺式阿曲库铵0.15mg/Kg、丙泊酚2mg/Kg进行诱导，丙泊酚、瑞芬太尼、七氟醚进行维持，根据手术时间追加顺式阿曲库铵，术毕按时停药。椎管内麻醉患者均采用腰硬联合麻醉，采取左侧卧位，在选择Ｌ2-3或者Ｌ3-4间隙行蛛网膜下腔穿刺，注入罗哌卡因10-15mg，阻滞平面控制在Ｔ8以下。术中均不使用镇静药。所有患者术后均采用地佐辛5mg、格拉司琼3mg静注，术后镇痛。记录患者麻醉诱导前及出手术室时HA、BP、SPO2。术后1天访视患者是否发生恶心呕吐、疼痛、术后谵妄等术后并发症情况。

血清标本采集

所有患者术前均不使用镇静药物。手术当天麻醉前收集患者空腹状态下用促凝管抽取患者肘正中血2ml，4℃条件下静置30min待血液凝固后，置入离心机，3000转4℃离心10min，所得上清液用移液器转入EP管，编号，记录对应的患者信息，转入-80℃冰箱保存待测。采用酶联免疫吸附测定法 (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay , ELISA)测IL-6、BDNF、TPH2水平。

数据分析与处理：

全部数据录入数据库，采用 SPSS21.0 软件包进行统计学分析分析。计量资料采用均数±标准差()表示，两个样本均数比较采用t检验，计数资料采用，两个指标相关性分析采用pearson相关分析在分析前均己对所有原始数据进行了正态性检验。计量资料中符合正态分布的参数用方差分析，不符合正态分布的参数用秩和检验，计量资料采用均数±标准差(Χ±s)表示，计数资料组间比较采用独立

样本t检验。，P<0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果：

2.1  择期泌尿系统结石患者术前焦虑患病率

2.1 基本资料比较

                             表1 两组患者基本资料比较

年龄（岁）2.2两组患者SAS和SDS评分比较

一、

术前临床资料比较

术前采用W.K.Zung焦虑自评量表（Self-Rating Anxiety Scale，SAS）评估患者的术前焦虑程度，     术前焦虑组SAS评分(（56.04±4.54)）高于 与非焦虑组SAS评分(37.33±6.28)， 差异有统计学意义(P<0.05)（P<0.05）；，同时术前焦虑组SDS评分(（57.20±7.12) ）与高于非焦虑组SDS评分(（38.87±8.69)）差异在假设方差不想等情况下，也具有统计学意义(P<0.05)（P<0.05）。

表1  术前焦虑与非焦虑患者术前SAS、SDS评分比较

注：*与非焦虑组相比，p<0.05

将入选研究对象一般临床资料进行比较，实验组（A组，SAS>=50，n=45例）与对照组（NA组，SAS<50，n=45例）之间在性别、麻醉方式、疼痛评分方面均无统计学意义( P>0.05 )，且各组间性别、疼痛评分也无明显差异，具有可比性。然而，术前患者为老龄、再次手术、具有合并症、婚姻不幸（离异或丧偶）的焦虑评分较高，与术前非焦虑组比较，具有统计学意义（P<0.05）。对术前焦虑患者进行Logistic 回归分析，将年龄、再次手术、具有合并症、婚姻不幸（离异或丧偶）列为自变量，术前焦虑与否列为因变量，通过多元 Logistic 回归分析结果显示，年龄、再次手术、具有合并症、婚姻不幸是术前焦虑的独立影响因素( P＜0. 05)

详见表2术前焦虑与非焦虑患者基本资料比较

 二2.、3 两组患者血清IL-6、BDNF、TPH2水平的比较

采用酶联免疫吸附测定法 (ELISA)测IL-6、BDNF、TPH2水平，制作标准曲线（见图1）。在 Excel 工作表中， 以标准品浓度作横坐标， 对应OD 值作纵坐标， 绘制出标准品线性回归曲线， 按曲线方程计算各样本浓度值。

图1  IL-6、BDNF、TPH2的标准曲线

术前焦虑患者炎性因子（IL-6、BDNF）水平高于较非焦虑患者有所增加，差异具有统计学意义（P<0.05），神经递质（TPH2）水平术前焦虑患者低于非焦虑患者有所下降，两组，差异具有统计学意义（P<0.05），说明术前患者体内的炎症反应等一系列应激机制可能是焦虑发生的病理生理机制。

详见表3

表3  两组患者血清IL-6、BDNF、TPH2水平的比较

注：*与非焦虑组相比，p<0.05

三、2.4 两组患者术前术后生命体征比较

术前焦虑患者焦虑评分与详炎性因子的相关性

见表4

表3 术前焦虑患者焦虑评分与炎性因子的相关性

讨论：

泌尿系统结石是最常见的泌尿外科疾病之一，是因泌尿系统在尿液的长期浓缩沉淀形成的块状或者颗粒状聚焦物, 包括肾结石、输尿管结石、膀胱结石、尿道结石，可分为上尿路结石与下尿路结石。泌尿系统结石发病人群多为青壮年, 且以男性发病居多, 男女比例为5∶1[14]。造成尿路结石的原因复杂，可能与年龄、性别、职业、社会经济地位、饮食成份和结构、水分摄入量、气候、代谢和遗传等因素有关。随着我国国民经济的飞速发展，人们的膳食结构发生了翻天覆地的变化，国内泌尿系统结石的发生率逐年上升，尤其突出的是在我国南方地区，尿路结石的发病率高达5%-10%,其中需要住院医治的患者占泌尿外科住院患者的50%以上[15]。泌尿系统结石不仅会造成尿路梗阻、诱发尿路感染、引起剧烈疼痛，还可导致一系列如肾积水、肾功能损害以及脓毒血症等并发症，危害患者的身心健康。尿路结石的复发率较高，很多患者经过手术或非手术治疗，结石暂时得以去除，但不久又可能会生成新的结石，这就造成了患者在确定手术或者再次手术时出现紧张、焦虑、疼痛等复杂情绪[16]。近年来，随着社会竞争及家庭经济双重压力的不断增加，人们的精神常常处于高度紧张的状态，伴有焦虑或（和）抑郁障碍的患者也越来越多，尤其是需要手术治疗的择期手术患者。患者术前焦虑抑郁水平主要取决于患者的年龄、职业及经济承受能力、性格、多重心理压力强度及其应对应激的反应模式。此外，手术方式、手术大小、手术时间对患者的焦虑程度有很大的影响。并且,患者既往手术的体验和既往健康评价、人际支持、疼痛程度、沟通程度、病情知情程度也是患者焦虑的易发因素。对于泌尿系统结石患者术前焦虑的原因分析有以下观点：有再次手术史、具有合并症、婚姻不幸（离异或丧偶）等是其发生的主要原因，另外目前我国相当部分 60 岁以上老年人文化程度偏低，医学知识接触较少，容易对手术认知出现偏差，在面临手术时往往不能积极应对，导致较严重的术前焦虑状态，对患者身心健康造成巨大影响。

众所周知，术前焦虑等心理应激反应是由中枢神经系统（CMS）、内分泌系统（NES）、免疫系统（IMS）三者之间相互调节和制约的，主要通过激活以下调控中心如下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统（HPA）和蓝斑-交感神经-肾上腺髓质系统。人类心理压力会诱发炎症反应并通过生产小信使分子,促炎细胞因子如白细胞介素1β(IL-1β)、白介素6 (IL - 6)和肿瘤坏死因子α(TNF-α) [17]等。同时术前焦虑通过增加神经递质水平如皮质醇、谷氨酸、多巴胺、乙酰胆碱、5-羟色胺（5-HT）[18]、γ-氨基丁酸（γ－aminobutyric acid ，GABA）等激活不同受体参与情绪、摄食、体温、睡眠以及学习和记忆的调节。色氨酸羟化酶（TPH2）是大脑中合成5-HT的限速酶[19]，被认为在包括抑郁症在内的许多精神疾病中具有重要作用。已经发现TPH2基因的功能多态性会影响5-HT的合成能力和神经传递[20-21]，研究已证实有几个TPH2基因多态性与焦虑相关行为的增加与中缝核中色氨酸羟化酶2 (TPH2)的表达和活性显著降低有关。γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）是中枢神经系统中起抑制性作用的主要神经递质，GABA 受体功能障碍可导致焦虑、惊厥、失眠和认知能力下降[22]。脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）可以增强兴奋性（谷氨酸能）突触并减弱抑制性（GABA 能）突触[23]，参与 GABA 能神经可塑性的调节，并具有改善焦虑相关行为的作用，其水平随着年龄的增长而减少。BDNF是体内含量最多的神经营养因子，它通过对5-羟色胺(5-HT)和多巴胺(DA)能神经元的发育分化与生长再生具有维持和促进作用。因此，BDNF可能是判断焦虑障碍疾病状态的生物学标志之一。另外研究证实，TPH2基因敲除小鼠的海马BDNF表达增加，这表明BDNF促进5-HT能活性，并且与TPH2水平具有一定相关性。因此本研究证实术前焦虑患者炎性因子（IL-6、BDNF）水平较非焦虑患者有所增加，神经递质（TPH2）水平有所下降，说明术前患者体内的炎症反应等一系列应激机制可能是焦虑发生的病理生理机制，并且BDNF 的上调与TPH2的表达降低呈现一定的相关性，说明BDNF、TPH2可能是判断焦虑障碍疾病状态的血清生物学标志。

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