《Anesthesiology Research and Practice》：Perioperative Cerebral Metabolism in Patients Under General Anaesthesia With Sevoflurane or Propofol: Evaluation of the Arterial and Jugular Bulb Metabolome
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目的：动脉血清通常用于揭示手术和麻醉诱导的代谢谱变化，然而脑内特异性的围术期代谢改变在很大程度上仍属未知。研究人员旨在采用液相色谱-串联质谱（LC-MS）分析，通过循环代谢物跨脑的动静脉梯度来检测围术期脑代谢的变化。
方法：这项前瞻性研究在中国四川省人民医院
目的：动脉血清通常用于揭示手术和麻醉诱导的代谢谱变化，然而脑内特异性的围术期代谢改变在很大程度上仍属未知。研究人员旨在采用液相色谱-串联质谱（LC-MS）分析，通过循环代谢物跨脑的动静脉梯度来检测围术期脑代谢的变化。
方法：这项前瞻性研究在中国四川省人民医院开展，招募了20名单侧肺部病变患者。接受胸外科手术的患者被随机分配接受七氟烷或丙泊酚全身麻醉。分别于首次麻醉给药前、首次麻醉给药后、麻醉维持60 min结束时以及患者恢复意识后60 min采集桡动脉和颈静脉球血样。采用基于LC-MS的非靶向代谢组学策略，测定动脉与颈静脉球之间循环代谢物丰度的差异。
结果：共检测到3900种代谢物，识别出包括磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、胆碱、异柠檬酸和乳酸及其相关通路在内的潜在关键改变。七氟烷组脑组织摄取PC和PE，而丙泊酚组脑组织分泌这些化合物。此外，丙泊酚与脑释放胆碱和异柠檬酸相关。两组患者术中乳酸均进入脑组织。
结论：该研究可能提供全麻患者围术期脑代谢改变的全面图谱，并为全麻药理学及围术期脑功能障碍发病机制的进一步研究提供新方向。
试验注册：中国临床试验注册中心：ChiCTR2500111204
全身麻醉是目前临床应用最广泛的麻醉方法。过去二十年间，虽然全麻分子机制研究已取得重大进展，但全麻药物如何诱导可逆性意识丧失仍未完全阐明。全麻药物对线粒体通透性转换孔、线粒体膜电位、呼吸链复合物I、II、III活性及电子传递链电子流均有复杂影响，可能导致代谢抑制以及代谢物和代谢途径的改变。因此，阐明全麻与脑代谢的关联对于揭示麻醉药理学信息至关重要。此外，代谢改变可能与术后谵妄（postoperative delirium, POD）、术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction, POCD）和麻醉恢复延迟等围术期脑功能障碍相关，这些并发症可延长住院时间并导致不良结局。
代谢组学是对代谢物组进行高通量定量研究的方法，可为理解麻醉药理学和围术期脑功能障碍的病理机制提供新视角。与动物实验可直接获取脑组织检测麻醉药暴露后代谢物含量变化不同，多数临床研究仅检测麻醉患者血清中的代谢物，其结果可能受其他器官影响，不能特异性地反映脑代谢。目前针对全麻下临床患者脑内代谢物围术期变化的研究罕见，原因在于临床直接测量脑代谢存在困难。然而，通过比较代谢物在动脉与颈静脉球中的丰度差异，可识别脑对代谢物的摄取或释放，为临床评估脑代谢提供了可行的替代手段。
在此探索性研究中，研究人员在中国四川省人民医院纳入20名在七氟烷或丙泊酚全麻下接受肺手术的患者，围术期采集桡动脉和右颈静脉球血样，采用液相色谱-串联质谱（LC-MS）分析，以动静脉梯度确定脑代谢变化。结果显示：七氟烷组脑摄取磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine, PC）和磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine, PE），而丙泊酚组脑分泌此类化合物；丙泊酚还伴随脑释放胆碱和异柠檬酸；两组术中乳酸均进入脑组织。该研究可能提供了全麻患者围术期脑代谢改变的全面图谱，并为全麻药理学及围术期脑功能障碍发病机制研究提供新方向。
关键技术方法：该前瞻性研究在中国四川省人民医院开展，纳入2024年4月至5月间20名择期行胸腔镜下肺病变切除术患者，随机分为七氟烷组（S组，n=10）和丙泊酚组（P组，n=10）。采用基于LC-MS的非靶向代谢组学分析血清样本；结合主成分分析（PCA）识别异常值，采用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）进行有监督多元判别，并以七折交叉验证和响应置换检验验证模型；通过比较桡动脉与颈静脉球代谢物丰度差判定脑摄取或释放；利用KEGG数据库进行通路富集分析；代谢物按保留时间和碎裂评分分为四级，仅展示1级和2级结果。
研究结果：
3.1 基线特征
研究共纳入20例受试者，无脱落，S组和P组各10例。两组在性别、年龄、体质指数（BMI）、美国麻醉医师学会（American Society of Anesthesiologists, ASA）分级、病灶侧别、病灶最长径和病理诊断方面差异均无统计学意义。
3.2 检测代谢物及通路概况
共鉴定出3900种代谢物，包括氨基酸、多肽及类似物（9.28%）、脂肪酸及结合物（9.05%）、脂肪酸酯（3.08%）、碳水化合物及结合物（2.74%）等；按保留时间和碎裂评分，537、814、373和2176种代谢物分属1至4级。S组在T0、T1、T2、T3分别有47、11、57、45种被脑摄取和58、38、50、32种被脑释放；P组相应为20、19、29、19种摄取和37、68、120、87种释放。
磷脂代谢方面，S组在T2时脑摄取多达15种PC且无PC释放，T3时除PC(16:1/0:0)外PC跨脑转运不明显；P组在T2时脑分泌多达14种PC且无PC摄取，并持续至T3。PE变化方向类似：S组T2和T3脑摄取PE，P组则脑分泌PE。S组各时间点均未检出脑对胆碱的显著摄取或释放，而P组在T1和T2时脑释放胆碱，并在T2时释放异柠檬酸。乳酸方面，两组基线动静脉差异虽有所不同，但麻醉诱导后跨脑转运模式趋同，即T2时乳酸进入脑组织，T1和T3无显著转运。
通路富集显示全麻期间能量代谢通路改变：S组在T1出现柠檬酸循环和丙酮酸代谢改变，T2出现糖酵解/糖异生改变；P组在T2出现柠檬酸循环和丙酮酸代谢改变。
讨论部分：既往尚无临床研究报告围术期脑对PC或PE的代谢变化。该研究首次发现七氟烷麻醉促进脑摄取PC和PE，而丙泊酚麻醉导致脑分泌这两种磷脂。PC和PE是脑内含量最丰富的膜磷脂，具有神经保护作用，并为第二信使提供储库，PC可由PE合成；两者还是磷脂酰丝氨酸和内源性大麻素的前体，后者通过脑内CB1受体调节神经元兴奋和抑制，影响前额叶皮质、杏仁核和海马之间的相互作用。因此，七氟烷和丙泊酚对PC和PE代谢的不同影响可能具有重要功能意义。
胆碱是脑大量需要的必需营养素，参与细胞膜合成、表观遗传修饰和神经传递，同时是PC的产物和前体。文献中关于全麻药对脑胆碱代谢影响的结论并不一致。该研究未发现七氟烷组脑对胆碱的显著摄取或释放，而丙泊酚组在麻醉诱导和维持期间脑释放胆碱，结合文献报道丙泊酚可降低健康志愿者脑内胆碱水平，提示丙泊酚引起的脑内胆碱下降可能部分源于生成抑制和外排增加。胆碱乙酰基转移酶催化胆碱生成乙酰胆碱，而中枢胆碱能神经元变性和乙酰胆碱代谢异常与POCD及神经认知恢复延迟有关，因此胆碱代谢改变可能在麻醉药理学和围术期脑功能障碍中发挥作用。
异柠檬酸是三羧酸（tricarboxylic acid, TCA）循环中间体，其脱氢酶活性在阿尔茨海默病中降低27%。既往研究显示，与异氟烷相比，丙泊酚可降低不成熟猪顶叶皮质TCA循环前半段（柠檬酸至α-酮戊二酸）中间体水平。该研究观察到丙泊酚组脑在T2释放异柠檬酸，而七氟烷组未检出此效应，与上述动物研究相呼应。
乳酸在传统上被视为缺血组织的有害代谢产物。术后血液和顶叶皮质乳酸升高与POD风险增加相关，脑脊液乳酸浓度与POD严重程度呈正相关。但乳酸也可作为脑的重要能量来源，并通过减轻氧化应激和神经炎症、促进海马神经发生与突触可塑性改善术后认知功能。既往关于围术期乳酸代谢的结论不一致，有研究报道脑释放乳酸，而该研究观察到全麻术中乳酸进入脑组织，提示乳酸代谢与围术期神经认知障碍的关系十分复杂。
该研究存在以下局限性：单中心研究、样本量较小、可能存在入院偏倚；未测定代谢物绝对浓度；难以区分丙泊酚与其伴随的脂乳剂对代谢的影响。
结论：综上，研究人员测量了在七氟烷或丙泊酚全麻下接受肺手术的患者脑对循环代谢物的摄取与释放，识别出包括PC、PE、胆碱、异柠檬酸和乳酸及其相关通路在内的一些潜在关键改变。现有数据可能为围术期脑代谢提供一个整体框架，并为全麻药理学和围术期脑功能障碍发病机制的进一步研究提供新方向。
