異氟烷致新生大鼠認知功能障礙與海馬P38MAPK通路的關(guān)系及其機制研究.pdf

1、[目的]
　　 術(shù)后認知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)是手術(shù)、麻醉等多因素引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，嚴重影響患者的生活質(zhì)量，給家庭和社會帶來沉重負擔。由于POCD不僅發(fā)病機制非常復(fù)雜，而且對其機制的研究也眾說紛紜，在流行病學、病因?qū)W、發(fā)病機制、預(yù)防和治療等方面均存在眾多未知領(lǐng)域。因此，研究POCD具有重要的醫(yī)學意義和社會意義。異氟烷是臨床上應(yīng)用非常普及的吸入麻醉藥之一

2、，有研究報道異氟烷麻醉后對術(shù)后認知功能減退影響明顯，但機理仍不清楚。與其他疾病的發(fā)生一樣，絲裂原活化蛋白激酶(mitogen—activated protein kinases，MAPKs)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可能參與認知功能障礙的發(fā)生及發(fā)展過程。p38MAPK是MAPKs家族中重要的一員，他參與細胞增殖、凋亡和分化，在神經(jīng)細胞凋亡過程中起重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)IL—1、TNF—α和IL—6等炎癥因子可致中樞神經(jīng)細胞炎癥反應(yīng)而損害認知功能，而

3、炎癥因子尤其是IL—1β是p38MAPK信號通路的激活因子之一，因此，在炎癥因子致神經(jīng)細胞炎癥反應(yīng)和損害認知功能過程中p38MAPK可能參與其中并起重要作用。本研究旨在觀察異氟烷對新生大鼠認知功能、海馬組織p38蛋白以及IL—1β mRNA表達的影響，探討異氟烷對新生大鼠認知功能損傷與p38MAPK通路的相關(guān)性及其可能機制，為今后臨床上防治POCD提供理論指導(dǎo)。
　　 [方法]
　　 利用自制麻醉氣體吸入箱給SD大鼠吸入

4、1．2％(0．8MAC)以及1．8％(1．3MAC)的異氟烷，吸入時間為4h。于出生后第7天選取活動正常的SPF級雄性SD大鼠112只(13—20g)隨機分為7組(n=16)，麻醉期間視情況補充液體(腹腔注射葡萄糖鹽水0．5ml/次，一般1—2次即可)，觀察是否缺氧以及生命體征是否正常，明顯氧飽和度異常、呼吸抑制和/或脈搏過快過慢者大鼠將被剔除；①A組(空白對照組)：利用自制麻醉箱吸入空氣4h。②B組(1．2％異氟烷組)：利用自制麻醉箱

5、吸入1．2％異氟烷4h；⑨C組(1．8％異氟烷組)：利用自制麻醉箱吸入1．8％異氟烷4h；④D組(1．2％異氟烷+抑制劑SB203580組)：麻醉前30min腹腔注射p38MAPK抑制劑SB20358010mg/kg，利用自制麻醉箱吸入1．2％異氟烷4h；⑤E組(1．8％異氟烷+抑制劑SB203580組)：麻醉前30min腹腔注射p38MAPK抑制劑SB20358010mg/kg，利用自制麻醉箱吸入1．8％異氟烷4h；⑥F組(1．2％異

6、氟烷+IL—1β組)：麻醉前30min腹腔注射IL—1β細胞因子10ug/kg，利用自制麻醉箱吸入1．2％異氟烷4h；⑦G組(1．8％異氟烷+IL—1β組)：麻醉前30min腹腔注射IL—1β細胞因子10ug/kg，利用自制麻醉箱吸入1．8％異氟烷4h。完畢后送回飼養(yǎng)箱及飼養(yǎng)籠繼續(xù)飼養(yǎng)6周。觀察大鼠麻醉后各時間點活動、進食、呼吸，豎毛、腹瀉、眼球凹陷、尿量等情況，觀察期間出現(xiàn)死亡的動物被排除并重新造模補充。飼養(yǎng)6周后，大鼠進行Morri

7、s水迷宮實驗，包括定位航行實驗和空間探索實驗，分別記錄大鼠2min內(nèi)尋找到平臺的時間，即逃避潛伏期(T1)和大鼠30s內(nèi)在原平臺所在象限停留的時間(T2)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，評估認知水平；水迷宮實驗結(jié)束后24h內(nèi)將大鼠麻醉后斷頭處死，剝離海馬組織冷凍備用。測定海馬組織IL—1β mRNA表達以及p38蛋白表達水平。
　　 [結(jié)果]
　　 1．異氟烷對新生大鼠認知功能和海馬p38蛋白及IL—1β mRNA表達的影響
　　

8、行為學實驗(Morris水迷宮)過程中，單純吸入1．2％和1．8％異氟烷的B組和C組分別與對照A組比較，其逃逸潛伏期T1明顯延長(P<0．05)，而在空間探索實驗中，30s內(nèi)在原平臺所在象限停留時間為探索時間T2則明顯縮短(P<0．05)；B組和C組間比較，T1明顯延長(P<0．05)，即1．8％高濃度異氟烷組的T1長于1．2％低濃度異氟烷組的T1；T2則明顯縮短(P<0．05)；B組和C組分別與對照A組比較，其海馬p38蛋白表達和海馬

9、IL—1β mRNA表達均明顯增加(P<0．05)；C組和B組間比較，C組的海馬p38蛋白表達和IL—1β mRNA表達均明顯增加(P<0．05)。
　　 2．吸入異氟烷前腹腔注射p38抑制劑SB203580的作用
　　 大鼠定位航行實驗中，腹腔注射SB203580抑制劑的D組和E組分別與相同濃度異氟烷的B組和C組比較，T1明顯縮短(P<0．05)，T2則明顯延長(P<0．05)；D組和E組間比較，T1和T2均無明顯差異

10、(P>0．05)；D組和E組分別與對照A組比較，T1和T2均無明顯差異(P>0．05)；D組和E組分別與相同濃度異氟烷的B組和C組比較，海馬p38蛋白表達明顯降低(P<0．05)；D組和E組分別與對照A組比較，海馬p38蛋白表達無明顯差異，(P>0．05)；D組和E組間比較，海馬p38蛋白表達無明顯差異，(P>0．05)；腹腔注射SB203580抑制劑的D組和E組分別與相同濃度異氟烷的B組和C組比較，海馬IL—1β mRNA表達無明顯差

11、異(P>0．05)；D組和E組分別與對照A組比較，海馬IL—1β mRNA表達明顯增加(P<0．05)；E組和D組間比較，海馬IL—1β mRNA表達明顯增加(P<0．05)。
　　 3．吸入異氟烷前新生大鼠腹腔注射IL—1β的作用
　　 單純異氟烷組T1明顯短于相同濃度異氟烷+IL—1β組(P<0．05)，而T2則明顯長于相同濃度異氟烷+IL—1β組(P<0．05)；腹腔注射IL—1β的F組和G組之間比較無明顯差異(P

12、>0．05)；F組和G組與對照組相比，T1均明顯長于對照組(P<0．05)，而T2均明顯短于對照組組(P<0．05)；F組和G組分別與B組和C組比較，其海馬p38蛋白表達明顯增高(P<0．05)；F組和G組與對照組比較，海馬p38蛋白表達明顯增加(P<0．05)；F組和G組比較，海馬p38蛋白表達無明顯差異(P>0．05)；異氟烷+IL—1β組與相同濃度異氟烷組的海馬IL—1β mRNA表達相比，IL—1β mRNA表達明顯減少(P<0

13、．05)；F組和G組之間比較，海馬IL—1β mRNA表達無明顯差異(P>0．05)；F組和G組分別與對照組比較，海馬IL—1β mRNA表達無明顯差異(P>0．05)。
　　 [結(jié)論]
　　 1、吸入異氟烷可致新生大鼠認知功能障礙，并可持續(xù)6周以上。
　　 2、異氟烷致新生大鼠認知功能損傷與吸入濃度可能存在正相關(guān)性。
　　 3、異氟烷可致新生大鼠海馬p38蛋白及IL—1β mRNA表達水平升高。

14、　　 4、腹腔注射p38通路特異性抑制劑SB203580后，可有效抑制異氟烷大鼠p38通路表達，減輕認知功能損傷。這可能對臨床上防治POCD提供有價值的理論參考。
　　 5、腹腔注射IL—1β細胞因子后，可增強異氟烷大鼠p38蛋白表達和通路活化程度，加重認知功能損傷程度。
　　 6、異氟烷致新生大鼠認知功能損害的可能機制為：促進海馬IL—1β mRNA表達和p38蛋白表達，通過異常表達的IL—1β激活p38MAPK通路