亚麻醉剂量异氟烷/丙泊酚配伍对轻度认知功能障碍大鼠术后认知功能的影响及其机制探讨

摘要

目的：轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment，MCI）是介于正常老化和阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）之间的过渡阶段。有研究表明，术前并存MCI的患者与正常患者相比手术后注意力下降更为显著，且患者向AD进展更为迅速。因此为术前并存MCI患者选择对认知功能影响较小的麻醉药物已成为目前麻醉学研究的热点问题。本课题组先前研究证明2％的异氟烷可使神经元C/EBP同源蛋白（C/EBP homologous protein, CHOP）、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（Cysteinyl aspartate specific proteinase, Caspase）-12表达增加，并活化caspase-3，进而引起神经元的凋亡，1%异氟烷对上述指标并无明显的影响。静脉麻醉药丙泊酚应用亚麻醉剂量（20 mg·kg-1·h-1）可对大鼠脑缺血再灌注损伤产生保护作用，改善因缺血再灌注造成的认知功能损害，并可以维持神经元上钾离子-氯离子共转运体2（potassium-chloride ion cotransporter2, KCC2）表达，从而逆转缺血再灌注损伤造成的γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）能神经系统由抑制性递质神经系统向兴奋性递质神经系统的转化。因此本实验建立MCI大鼠模型，通过模拟大鼠应用不同的麻醉药物下行胫骨骨折切开复位内固定手术，以探讨MCI患者麻醉药配伍最佳剂量，从而为该类患者围手术期麻醉药物合理选择提供思路。
　　方法：本实验分为两部分。第一部分，探讨亚麻醉剂量异氟烷/丙泊酚配伍对MCI大鼠术后认知功能的影响：构建MCI大鼠模型：随机选取健康雄性SD大鼠180只分为模型组和假手术组（S）。假手术组只暴露双侧颈总动脉，模型组造成双侧颈总动脉狭窄。30 d后行水迷宫实验（Morris Water Maze, MWM），在模型组挑选平均逃避潜伏期与假手术组逃避潜伏期之差占该鼠平均逃避潜伏期比例＜20％的大鼠，即为MCI大鼠。造模第36天，将MCI模型组大鼠随机分为4组(n=12)，MCI组：MCI大鼠不做任何处理；单纯异氟烷麻醉组(Iso)：1.9%异氟烷麻醉下(3h)行胫骨骨折切开复位内固定手术；单纯丙泊酚麻醉组（Pro）：40 mg·kg-1·h-1丙泊酚麻醉下(3h)行胫骨骨折切开复位内固定手术；复合麻醉组（IP）：1%异氟烷+20 mg·kg-1·h-1丙泊酚麻醉下(3h)行胫骨骨折切开复位内固定手术。S组仅切开皮肤后缝合。于术后7 d，采用Y迷宫检测术后认知功能变化，尼式染色观察海马海马角（Cornu ammonis, CA）1区神经元凋亡情况。第二部分，探讨GABAA/KCC2通路在其中是否发挥作用：将MCI大鼠随机分为4组（n=24），MCI组：MCI大鼠不做任何处理；MCI加KCC2抑制剂[(二氢茚基)氧基]烷酸（[(dihydroindenyl)oxy] alkanoic acid, DIOA）（DMCI）组：MCI大鼠静脉注射KCC2抑制剂DIOA30μg；复合麻醉组（IP）：1%异氟烷+20 mg·kg-1·h-1丙泊酚麻醉下(3h)行胫骨骨折切开复位内固定手术；抑制剂加复合麻醉组（DIP）：于复合麻醉(3h)前15 min静脉注射KCC2抑制剂DIOA30μg，行胫骨骨折切开复位内固定手术。于术后7 d，采用Y迷宫检测术后认知功能变化，免疫荧光染色观察 GABA能中间神经元-谷氨酸脱羧酶（ Glutamic acid decarboxylase, GAD）67上KCC2的表达及免疫印迹实验（western blot）检测海马GABAA受体和KCC2蛋白的表达。
　　结果：第一部分实验表明：MCI组大鼠的认知功能水平较S组低、海马CA1区存活神经元数量较S组稍低，但差异无统计学意义，而IP组与MCI组、S组大鼠比较，认知功能水平和海马CA1区存活神经元数量无显著差异（P＞0.05）；Iso组、Pro组与MCI组分别比较，认知功能明显受损，海马CA1区存活神经元数量也显著减少（均P＜0.05）。第二部分实验表明，加入KCC2抑制剂的DMCI组与未加抑制剂组比较，认知功能损伤明显加重，GAD67/KCC2共表达神经元数量、海马GABAA受体和KCC2蛋白表达均降低（均P＜0.05）；而IP组与MCI组比较，上述指标均无明显差异（P＞0.05）。DIP组分别与IP组、MCI组大鼠比较，认知功能显著受损，GAD67/KCC2共表达神经元的数量、海马GABAA受体和KCC2蛋白表达均显著降低（P＜0.05）。
　　结论：与单纯异氟烷、丙泊酚麻醉相比，亚麻醉剂量下异氟烷（1%）与丙泊酚（20 mg·kg-1·h-1）配伍对MCI大鼠的术后认知功能并无明显影响，其机制可能与维持海马GABA能神经递质系统中GABAA/KCC2通路表达有关。

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缩略语/符号说明

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

一、亚麻醉剂量异氟烷/丙泊酚配伍对轻度认知功能障碍大鼠术后认知功能的影响

1.1对象和方法

1.1.1对象

1.1.2材料

1.1.3方法

1.2结果

1.2.1 MCI模型的建立

1.2.2围术期生命体征的监测

1.2.3 大鼠认知功能的改变

1.2.4 尼式染色（Nissl Staining）

1.3讨论

1.3.1 轻度认知功能障碍及其与全身麻醉的关系

1.3.2 异氟烷和丙泊酚麻醉剂量的选择

1.3.3 异氟烷和丙泊酚对认知功能的影响

1.4小结

二、GABAA/KCC2通路在其中的调控作用

2.1对象和方法

2.1.1对象

2.1.2材料

2.1.3方法

2.2结果

2.2.1围术期监测生命体征并记录

2.2.2 Y迷宫

2.2.3 GAD67/KCC2免疫荧光共染

2.2.4 免疫印迹检测GABAA受体蛋白表达

2.2.5免疫印迹检测KCC2蛋白表达

2.3讨论

2.3.1 GABAA/KCC2通路在神经递质传递中的作用

2.3.2 GABAA受体和KCC2与认知功能的关系

2.3.3 异氟烷/丙泊酚与GABAA受体结合发挥麻醉作用

2.3.4实验靶点的选择

2.4 小结

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述: 丙泊酚的脑保护作用及其主要机制的研究进展

致谢

个人简历