异氟醚诱导的老龄小鼠术后认知功能障碍中海马神经炎性反应及机制

目的探讨异氟醚麻醉/手术后认知功能障碍的发生机制。方法18个月龄雄性C57BL6小鼠随机分为对照组和麻醉/手术组(1.5%~2.0%异氟醚麻醉2 h+腹腔探查术);Morris水迷宫实验检测两组小鼠麻醉/手术前和麻醉/手术后3 d认知水平变化;蛋白免疫印迹(Western blot)法检测两组海马组织Nod样受体家族包含Pyrin结构域蛋白3(NLRP3)炎症小体相关蛋白[NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)-1]、补体C1q结合蛋白(C1QBP)、兴奋性突触后蛋白(PSD95)的表达水平;免疫荧光(Immunofluorescence)法观察两组海马组织小胶质细胞中NLRP3炎症小体活化情况;酶联免疫吸附试验(ELISA)检测两组血清促炎因子白细胞介素(IL)-1b和脑源性神经营养因子(BDNF)的表达水平;投射电镜技术观察两组海马线粒体的形态变化;活性氧(ROS)检测试剂盒检测两组海马组织ROS表达水平。采用独立样本t检验或Mann-Withney检验分析两组间差异。结果Morris水迷宫结果显示,麻醉/手术组中小鼠逃避潜伏期长于对照组(53.8±9.3比25.6±6.2,t=-3.088,P<0.05),平台探索时间短于对照组(26.8±6.2比45.0±3.1,t=4.622,P<0.05);蛋白免疫印迹结果显示,麻醉/手术组小鼠海马NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3(1.20±0.18比0.95±0.07,t=-1.816,P<0.05)、ASC(2.03±0.33比1.65±0.05,t=-1.938,P<0.05)及Caspase-1(0.89±0.23比0.56±0.06,t=-2.392,P<0.05)表达水平高于对照组,C1QBP表达水平明显低于对照组(0.30±0.02比0.66±0.12,t=5.320,P<0.05),PSD95表达水平明显低于对照组(0.90±0.13比1.15±0.01,t=3.985,P<0.05);免疫荧光结果显示,麻醉/手术组中共定位于海马小胶质细胞的NLRP3荧光强度高于对照组;ELISA结果显示麻醉/手术组小鼠血清促炎因子IL-1b的表达水平高于对照组(2.26±0.87比0.61±0.19,t=-2.121,P<0.05),脑源性神经营养因子BDNF表达水平明显低于对照组(1.51±0.06比1.63±0.05,t=2.309,P<0.05);投射电镜观察到麻醉/手术组海马线粒体明显肿胀;试剂盒检测两组海马活性氧(ROS)含量结果显示,麻醉/手术组小鼠海马组织ROS含量明显高于对照组(1.04±0.05比0.92±0.06,t=-2.309,P<0.05)。结论异氟醚麻醉/手术能够引发神经炎性反应导致术后认知功能障碍的发生,其原因可能与抑制C1QBP的表达有关。

基于非靶向代谢组学分析肠道代谢物在术后认知功能中的作用

目的:探究肠道代谢物紊乱在术后认知功能障碍的发生中的作用及其机制。方法:将18月龄的C57BL/6雄性小鼠,采用随机数字表法将动物分为空白对照组、麻醉/手术(1.5~2.0%异氟醚麻醉2 h持续3 d+腹腔探查术组)、油酸酰胺组[(5 mg/(kg·d)]。模拟临床过程建立麻醉/手术诱导的老年术后认知功能障碍模型。使用Morris水迷宫实验和旷场实验检测小鼠麻醉/手术前和麻醉/手术后3 d认知水平变化。对发生认知功能障碍的麻醉/手术组小鼠和空白对照组小鼠的结肠远端内容物进行非靶向代谢组学分析。将获得的代谢组学原始数据进行生物信息学分析比较麻醉/手术组与对照组之间的差异代谢物。选取内源性差异代谢物之一油酸酰胺进行补充。两组间比较采用非配对t检验,多组间比较采用单因素方差分析(ANOVA)。结果:Morris水迷宫实验结果显示麻醉/手术组小鼠逃避潜伏期较对照组明显延长[(24.3±3.0)s比(8.3±1.3)s,P<0.05],靶向象限探索时间缩短[(24.1±4.6)s比(44.0±4.2)s,P<0.05],两组小鼠平均游泳速度差异无统计学意义[(205.3±28.9)mm/s比(214.6±8.9)mm/s,P>0.05]。在旷场实验中麻醉/手术组小鼠相比于对照组总活动路程减少[(3636.6±539.6)mm比(12398.4±2812.5)mm,P<0.05],中央探索时间缩短[(11.7±2.7)s比(63.1±9.3)s,P<0.05],平均速度减慢[(10.6±2.0)mm/s比(21.7±4.8)mm/s,P<0.05],静止时间延长[(464.8±41.3)mm/s比(388.9±51.7)mm/s,P<0.05]。非靶向代谢组学分析结果显示麻醉/手术组与空白对照组之间存在35种差异代谢物(VIP>1,P<0.05)。老年小鼠接受油酸酰胺补充后学习记忆能力明显改善,在Morris水迷宫实验中油酸酰胺组小鼠逃避潜伏期相对于麻醉/手术组明显缩短[(14.9±2.8)s比(22.2±5.2)s,P<0.05],对靶向象限的偏好性增强[(36.2±2.3)s比(20.0±3.8)s,P<0.05]。结论:老年术后认知功能障碍的发生与肠道内源性代谢物紊乱有关。