七氟醚诱导细胞内质网钙释放介导程序性坏死在术后认知功能障碍中的作用

Inhalative anesthesia can lead to postoperative cognitive dysfunction (POCD) in elderly patients, induce and aggravate neurodegeneration, but its mechanism has not been clarified. Our previous studies confirmed that calcium overload induced by calcium release from endoplasmic reticulum involve in neurotoxicity of inhalation anesthetics, and cerebral hippocampus calcium overload accompanied with increased expression of endoplasmic reticulum IP3R in sevoflurane POCD model. Recent study found that necroptosis of cells involve in nervous system disease, and related to the increase of Ca2+ in cells. Our previous study showed that expression of marker protein of necroptosis increased in sevoflurane POCD model and the inhibitor of necroptosis could improve the POCD. But whether calcium overload is involved in necroptosis never cell of POCD is not clear. On the basis of this, this study aims to investigate sevoflurane induced necroptosis, cell specific regulation and the role of necroptosis in the pathogenesis of POCD, to explore whether endoplasmic reticulum calcium release is involved in necroptosis in the model of sevoflurane induced POCD and to study the role of regulative effect of endoplasmic reticulum calcium release and necroptosis in the pathogenesis of POCD. This study will provide a new mechanism for the pathogenesis of sevoflurane induced POCD and provide a new target for the prevention and treatment of POCD.

吸入麻醉可导致老龄患者术后认知功能障碍（POCD），诱发和加重神经功能退行性变，但机制未明。我们以往研究证实，内质网钙释放导致钙超载参与吸入麻醉剂神经毒性，且七氟醚POCD模型中脑海马组织钙超载，伴随内质网IP3R表达增加。近年研究发现，细胞程序性坏死参与神经系统疾病的致病，并与细胞内钙增加有关。此外我们前期研究发现，七氟醚POCD模型中细胞程序性坏死标志蛋白表达增加，其抑制剂可改善POCD，但钙超载是否参与POCD时脑内细胞程序性坏死尚不清楚。本课题拟在以往研究基础上，采用七氟醚POCD动物模型，研究其诱发细胞程序性坏死的规律及细胞特异性，探索细胞程序性坏死在POCD致病中的作用；探讨七氟醚致POCD时内质网钙释放是否参与细胞程序性坏死，进而研究内质网钙释放与细胞程序性坏死的调控效应在POCD发病中的作用。本课题将为吸入麻醉致POCD发病机制提供新的证据，为预防和治疗POCD提供新靶点。

术后认知功能障碍（POCD）是一种老年患者麻醉手术后常见的中枢神经系统并发症，老年患者POCD成为亟待解决的社会健康问题，但其具体机制尚未完全阐明。我们既往研究证实，神经元细胞钙超载参与吸入麻醉剂神经毒性，钙紊乱可能是诱发POCD的机制之一。近年研究发现，钙超载与程序性坏死相关，且程序性坏死参与神经系统疾病的致病。钙超载是否参与POCD时脑内细胞程序性坏死尚不清楚。.本课题组利用七氟醚处理老龄SD大鼠，C57BL-6小鼠及原代培养的海马神经元细胞，制备POCD动物与细胞模型，通过Western blot、RT-PCR、免疫荧光双标、透射电镜、流式细胞术等技术检测不同细胞死亡方式（凋亡、自噬、程序性坏死）相关蛋白和钙通道相关蛋白表达变化、脑组织病理学改变及海马细胞的凋亡率及坏死率变化，通过Morris水迷宫和新物体识别实验等检测动物的学习与记忆能力的变化。结果表明七氟醚处理后凋亡与程序性坏死相关蛋白表达上调但自噬相关蛋白表达下调，动物逃避潜伏期延长，穿越原平台次数减少，应用凋亡抑制剂、程序性坏死抑制剂和自噬激动剂可逆转上述变化，证实七氟醚导致POCD的发生与细胞凋亡、程序性坏死增加及自噬减少有关；随后证实内质网兰尼碱受体（RyR）、N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDA）受体激活介导的细胞钙释放与细胞凋亡和程序性坏死的发生相关，进一步明确其发生机制，应用相关抑制剂可减少细胞凋亡和坏死，改善认知功能，发挥神经保护作用。本研究揭示程序性坏死参与七氟醚诱导POCD的发生，证实钙超载在其中的重要作用，并进一步阐明内质网RyR与NMDA受体激活介导的钙释放与程序性坏死的相关性，从而揭示老龄吸入麻醉致POCD的可能机制，打开钙超载介导程序性坏死参与POCD发生的新领域，为预防和治疗POCD提供理论基础和新的靶点，为合理、安全实施临床麻醉提供科学指导和实验依据。