七氟烷对远期学习记忆的影响及其机制

Our previous researches proved, inhalation anesthesia may lead to a decline in the ability of learning and memory in patients, which can last for 3 months or even longer after surgery. This phenomenon occurred in isoflurane or sevoflurane anesthetized Sprague-Dawley(SD) rats，and lasted several days，which is closely associated with hippocampal Aβ, Tau protein over turn and expression. Thus, we speculated that changes of learning and memory resulted from sevoflurane are closely related to the biological function of the hippocampus. In order to explore the mechanism, we have established newborn rat in vivo model and in vitro model, which are intermittently repeated inhalation anesthesia. From the proteome and electrophysiological level, research the learning and memory changes after sevoflurane anesthesia, during the lactation, infancy, adulthood and aged period in rats. By using the Morris water maze test, MRI, molecular biology techniques and whole-cell patch-clamp technique, we observed behavior change of rats, hippocampal volume, hippocampus and cerebrospinal fluid (CSF) of Aβ, Tau protein and Presenile protein ( PS ) , ApoE gene polymorphism , hippocampal neurons physiological changes at different periods. Out come of our study will reveal the mechanism of learning and memory changes after sevoflurane anesthesia. Further clinical studies are needed to assess the cognitive level, conclusive evidence the changes of Aβ, Tau protein and ApoE in cerebrospinal fluid of patients, after intermittent inhaled sevoflurane. To provide theoretical bases and biological markers for clinical diagnosis and treatment in learning and memory abilities obstacles resulted from inhalation anesthesia.

本研究组发现吸入麻醉患者发生术后学习记忆能力下降可持续到术后3个月甚至更久；SD大鼠异/七氟烷麻醉后这种影响可持续到数天，并与海马Aβ、Tau蛋白变化与表达有密切关联。由此推测异/七氟烷导致的学习记忆损伤与海马的生物学功能有关。为探索其机制，本研究通过新生大鼠间断重复吸入麻醉的整体和离体模型，以七氟烷为代表，从蛋白组和电生理水平研究哺乳期、幼年期、成年期和老年期学习记忆变化。利用Morris水迷宫实验、MRI、分子生物学技术及全细胞膜片钳技术，观察不同时期行为学、海马体积、海马和脑脊液（CSF）中Aβ、Tau蛋白、早老蛋白（PS）、ApoE基因及多态性、海马神经元电生理变化，揭示七氟烷麻醉后学习记忆变化及其机制；并进一步行临床评估认知水平，确证间断多次吸入七氟烷患者CSF中Aβ、Tau蛋白和ApoE的变化。旨在为临床诊断和治疗麻醉后学习记忆能力障碍提供理论基础和生物学标志物。

项目基于申请人前期的研究发现：吸入麻醉患者发生术后学习记忆能力下降可持续到术后3个月甚至更久，SD 大鼠吸入异/七氟烷麻醉后这种影响可持续到数天，并与海马Aβ 、Tau 蛋白变化与表达有密切关联。为探索其机制，设计了本研究。.主要研究内容是通过新生大鼠间断重复吸入七氟烷麻醉的模型，从蛋白组和电生理水平研究哺乳期、幼年期、成年期和老年期学习记忆变化。利用Morris水迷宫实验、MRI、分子生物学技术及全细胞膜片钳技术，观察不同时期行为学、海马体积、海马和脑脊液（CSF）中Aβ 、Tau 蛋白、早老蛋白（PS）、ApoE 基因及多态性、海马神经元电生理变化；临床评估认知七氟烷麻醉的患者的认知水平，其科学意义在于为临床诊断和治疗麻醉后学习记忆能力障碍提供理论基础和实验数据支持。.主要结果：（1）未发现不同生长阶段学习记忆能力、空间探索与回忆探究能力造成永久性损害；（2）MRI测定：大鼠海马体积有缩小的趋势；（3）海马APP mRNA于哺乳期增高，APOE可能参与其增高的机制，但与APOE表型无明显相关；（4）Aβ含量于老年期增加，与APP mRNA变化趋势不一致；（5）海马Mapt mRNA于哺乳期增高，可能与PS-1增高有关；（6）p-Tau蛋白至成年期、老年期增高；（7）脑脊液中Aβ、Tau、APOE变化趋势与海马Aβ、Tau、APOE变化不一致；（8）电生理：幼年期和成年期海马CA1区神经元长时程与短时程突触可塑性存在损伤；（9）APOE-/-成年期小鼠吸入七氟烷后未发现海马AβmRNA及Aβ表达变化及行为学改变。.相关内容发表论文16篇（SCI 3篇，中文13篇），3人次参加国际/国内会议壁报交流，培养了研究生和年轻研究人员。该结果为临床小儿麻醉中七氟烷的安全性研究提供了理论依据，有利于进一步研究全身麻醉后POCD的防治提供参考。后续的研究是：在此课题的基础上，申请人于2006年申请了NSFC（81660193），继续深入POCD的机制研究。.目前还有1篇SCI论文，在等待回复和进一步的修稿中。