自噬在围术期神经认知障碍中作用的研究进展

围术期神经认知障碍常表现为患者记忆力受损及精神错乱,住院时间延长,预后不良以及死亡率上升等。自噬与围术期神经认知障碍的发病密切相关,药物、衰老、炎症等可通过调控mTOR、FOXO1等信号转导通路影响自噬水平,参与围术期神经认知障碍的发病过程。自噬通过调节神经炎症的发生,α-突触核蛋白、τ蛋白代谢等在改善术后认知障碍和学习记忆功能方面发挥重要作用。本文就调控自噬的主要通路及自噬在围术期神经认知障碍发生发展中的作用进行综述,以期为围术期神经认知障碍的发病机制寻求新的靶点和思路。

电针对术后认知功能障碍模型大鼠炎症反应和铁死亡影响的研究

背景术后认知功能障碍(POCD)是增加患者术后发病率和死亡率的重要原因之一。炎症反应和铁死亡是POCD发生的重要机制假说,而电针改善POCD患者学习和记忆功能机制尚不明确。目的观察电针对老年POCD大鼠学习记忆及炎性细胞因子和海马神经元铁死亡的影响,探讨电针改善POCD的作用机制。方法2022年1月—2023年2月选取18~20月龄SD大鼠72只,按照随机数字表法分为3组:对照组(n=24)、模型组(n=24)和电针组(n=24)。根据术后3、7 d两个观察时间点将每组大鼠分为2个亚组(对照组术后3 d亚组、对照组术后7 d亚组,模型组术后3 d亚组、模型组术后7 d亚组,电针组术后3 d亚组、电针组术后7 d亚组),每组12只。采用剖腹探查手术建立POCD模型,选取电针组大鼠百会穴和内关穴进行电针刺激。采用Morris水迷宫装置检测大鼠行为学表现,酶联免疫吸附试验检测血清、海马中白介素(IL)6、IL-10、肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平,海马组织脂质过氧化物(LPO)、Fe^(2+),免疫印迹法检测海马酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)、铁蛋白重链1(FTH1)、血磷脂酰胆碱酰基转移酶3(LPCAT3)蛋白表达水平。采用透射电镜观察海马区神经细胞超微结构。结果术后3、7 d大鼠组别与时间对大鼠术前认知功能训练逃避潜伏期均不存在交互作用(P_(交互)>0.05),训练时间对逃避潜伏期主效应均显著(P_(时间)<0.05),组别对逃避潜伏期主效应均不显著(P_(组间)>0.05)。模型组术后3 d亚组逃避潜伏期高于对照组术后3 d亚组、电针组术后3 d亚组,穿越平台次数、目标象限停留时间低于对照组术后3 d亚组、电针组术后3 d亚组,电针组术后3 d亚组穿越平台次数低于对照组术后3 d亚组(P<0.05)。模型组术后7 d亚组逃避潜伏期高于对照组术后7 d亚组、电针组术后7 d亚组,穿越平台次数低于对照组术后7 d亚组,目标象限停留时间低于对照组术后7 d亚组、电针组术后7 d亚组(P<0.05)。模型组术后3 d亚组血清IL-6、TNF-α高于对照组术后3 d亚组、电针组术后3 d亚组,电针组术后3 d亚组TNF-α高于对照组术后3 d亚组,IL-10高于对照组术后3 d亚组、模型组术后3 d亚组(P<0.05)。模型组术后7 d亚组血清IL-6高于对照组术后7 d亚组,TNF-α高于对照组术后7 d亚组、电针组术后7 d亚组,电针组术后7 d亚组IL-10高于对照组术后7 d亚组、模型组术后7 d亚组(P<0.05)。模型组术后3 d亚组海马IL-6、TNF-α高于对照组术后3 d亚组、电针组术后3 d亚组,电针组术后3 d亚组IL-6、TNF-α高于对照组术后3 d亚组,IL-10高于对照组术后3 d亚组、模型组术后3 d亚组(P<0.05)。模型组术后7 d亚组海马IL-6、TNF-α高于对照组术后7 d亚组、电针组术后7 d亚组,电针组术后7 d亚组IL-10高于对照组术后7 d亚组、模型组术后7 d亚组(P<0.05)。模型组术后3 d亚组Fe^(2+)、LPO、ACSL4、LPCAT3高于对照组术后3 d亚组、电针组术后3 d亚组,电针组术后3 d亚组高于对照组术后3 d亚组,模型组术后3 d亚组FTH1低于对照组术后3 d亚组、电针组术后3 d亚组,电针组术后3 d亚组低于对照组术后3 d亚组(P<0.05)。模型组术后7 d亚组Fe^(2+)、LPO、ACSL4、LPCAT3高于对照组术后7 d亚组、电针组术后7 d亚组,FTH1低于术后7 d亚组、电针组术后7 d亚组(P<0.05)。模型组术后3、7 d亚组海马组织视野内细胞核双核膜结构清晰,核周隙未见明显增宽,形态不规则,表面凹凸不平;核内染色质浓缩边集;胞质内少量线粒体膜破裂,膜结构消失;部分内质网明显扩张;并可见部分髓鞘断裂,排列紊乱;电针组术后3、7 d亚组较模型组明显改善。结论炎性细胞因子失衡和神经元铁死亡可能是POCD发生的重要病因机制;电针能够改善POCD老年大鼠的学习记忆能力,其发挥脑保护作用机制可能与其调控全身和中枢炎性细胞因子水平以及神经元细胞铁死亡途径有关。

电针对布比卡因中毒大鼠心肌损伤及线粒体功能的影响

目的:观察电针对布比卡因(bupivacaine,BPV)所致心肌和线粒体功能损伤的影响,探讨电针内关穴抗心肌损伤的作用机制。方法:将30只雄性SD大鼠按照随机数字表法分为对照组[A组,静脉滴注0.9%生理盐水3 mL/(kg·min)]、布比卡因组[B组,先静脉滴注生理盐水30 min,再滴注5%布比卡因2 mg/(kg·min)]、电针组(E组)。经静脉持续泵入BPV建立心肌损伤模型,E组于建模前电针刺激内关穴30 min。磷钼酸比色法检测大鼠心肌组织三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)含量,二氢乙啶(dihydroethidium,DHE)染色法测定大鼠心肌组织活性氧(reactive oxygen species,ROS)相对含量,Fluo-3/AM测定大鼠心肌细胞内Ca^(2+)相对荧光强度,酶联免疫吸附试验检测线粒体膜通道孔(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)活性。结果:与A组相比,B组ATP含量、Ca^(2+)荧光强度降低,ROS相对含量升高(P<0.05),提示心肌损伤模型造模成功;与B组相比,E组大鼠发生心脏骤停时间延长,ATP含量、Ca^(2+)荧光强度升高,MPTP升高,ROS相对含量降低(P<0.05)。结论:电针刺激内关穴可有效改善BPV所致心肌损伤,线粒体中ROS、Ca^(2+)是其重要的物质基础,且与MPTP密切相关。

基于Sirt1/NF-κB通路探讨电针对围术期神经认知障碍大鼠海马线粒体功能的影响

目的 观察电针对围术期神经认知障碍(PND)大鼠海马线粒体功能和沉默信息调节因子1(Sirt1)/核因子-κB(NF-κB)通路的影响,探讨电针改善PND的作用机制。方法 将96只雌性SD老年大鼠随机分为对照组、模型组、电针组和激动剂组,每组24只。每组再按照术后3、7 d分为两个亚组,每亚组12只。模型组、电针组和激动剂组行剖腹探查术建立PND大鼠模型。电针组给予“百会”和双侧“内关”电针治疗,术前2天开始,每天1次,每次20~30 min。激动剂组认知训练开始时腹腔注射白藜芦醇(10 mg/kg),每天1次,连续7d。Morris水迷宫检测大鼠认知功能,ELISA法检测海马线粒体呼吸链复合物I和IV的含量,流式细胞术检测海马线粒体膜电位(MMP)水平,Western blot法和荧光定量PCR法检测Sirt1、NF-κB蛋白和mRNA表达水平。结果 与对照组比较,术后3、7 d模型组逃避潜伏期明显延长(P<0.01,P<0.05),平台穿越次数明显减少(P<0.01,P<0.05);术后3、7 d海马线粒体呼吸链复合物I和IV含量、MMP水平、Sirt1蛋白和mRNA表达水平明显降低(P<0.01),NF-κB p65蛋白和mRNA表达水平明显升高(P<0.01)。与模型组比较,术后3 d电针组和激动剂组逃避潜伏期明显缩短(P<0.01,P<0.05),平台穿越次数明显增加(P<0.01,P<0.05);术后7 d逃避潜伏期缩短,平台穿越次数增加,但差异均无统计学意义(P>0.05);术后3 d海马线粒体呼吸链复合物I、IV含量均明显增加(P<0.01);术后7 d线粒体呼吸链复合物I、IV含量差异均无统计学意义(P>0.05);术后3、7 d海马MMP、Sirt1蛋白和mRNA水平明显升高(P<0.01,P<0.05),NF-κB p65蛋白和mRNA水平明显降低(P<0.01)。结论 电针可以调控PND大鼠海马线粒体功能,改善认知功能,Sirt1/NF-κB信号通路可能参与其中。

电针预处理对小鼠麻醉/手术后认知功能障碍和铁死亡的影响

目的旨在观察电针预处理对小鼠麻醉/手术后认知功能障碍产生及海马神经元细胞活力及铁死亡的影响。方法8周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为假手术组(Sham组)、模型组(Mod组)、铁抑素-1组(Fer-1组)、电针组(EA组),每组24只。分组后使用Morris水迷宫系统对所有小鼠进行定位航行认知训练。采用胫骨骨折髓内钉固定术建立POCD模型。Fer-1组在造模前腹腔注射铁抑素-15mg/kg。EA组在进行右侧胫骨骨折手术前4d及术中选取小鼠“百会”“大椎”进行电针刺激,疏密波2/15Hz,1mA,30min/次,1次/d,连续5d。术后3d、7d采用Morris水迷宫实验评价大鼠认知功能,采用CCK-8法评估海马神经元细胞活力,流式细胞术检测细胞内活性氧(ROS)水平,比色法检测海马组织亚铁离子(Fe2+)、谷胱甘肽(GSH)及谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的含量,Western Blot法检测海马组织转铁蛋白受体1(TFR1)、溶质载体家族7成员11(SLC7A11)、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)的蛋白表达水平。结果术后3d、7d小鼠组别与时间对小鼠术前认知功能训练逃避潜伏期均不存在交互作用(P交互>0.05),训练时间对逃避潜伏期主效应均显著(P时间<0.05),组别对逃避潜伏期主效应均不显著(P组间>0.05)。术后3d、7d检测各组小鼠行为学结果显示,Mod组逃避潜伏期高于Sham组、Fer-1组、EA组,穿越平台次数、目标象限停留时间低于Sham组、Fer-1组、EA组(P<0.05),Fer-1组、EA组逃避潜伏期、穿越平台次数及目标象限停留时间与Sham组无统计学意义(P>0.05)。术后3d、7d各组小鼠游泳速度无统计学意义(P>0.05)。Mod组海马神经元细胞活力低于Sham组、Fer-1组、EA组(P<0.05),Fer-1组与EA组间无统计学意义(P>0.05);Mod组海马ROS、Fe2+含量高于Sham组、Fer-1组、EA组(P<0.05),Fer-1组与EA组间无统计学意义(P>0.05)。Mod组海马GSH、GPX4低于Sham组、Fer-1组、EA组(P<0.05),Fer-1组与EA组间无统计学意义(P>0.05)。Mod组TFR1、SLC7A11低于Sham组、EA组、Fer-1组,Fer-1组及EA组TFR1、SLC7A11低于Sham组;Mod组ACSL4高于Sham组、Fer-1组、EA组,Fer-1组及EA组ACSL4高于Sham组(P<0.05);Fer-1组与EA组间无统计学意义(P>0.05)。结论神经元铁死亡可能是POCD发生的重要病因机制;电针能够改善POCD小鼠的学习记忆能力,其发挥脑保护作用机制可能与其调控神经元细胞铁死亡途径有关。