RAGE-CaN-MMPs通路在术后血脑屏障通透性改变中的作用及分子机制

The blood brain barrier (BBB) permeability alteration plays an important role in postoperative neuroinflammaton cascade, and contributes to the development of postoperative delirium. Our previous studies revealed that the increased permeability of BBB was accompanied with upregulation of RAGE expression and activation of calcineurin (CaN) and matrix metallopropteinases (MMPs). Furthermore, we also found that the antibody of RAGE could mitigate these changes and improve cognitive function. Nevertheless, the underline mechanism remains unclear. The present study is thus to observe the expression of RAGE and activation of CaN and MMP, BBB permeability and cognitive improvement by sequentially administering RAGE antibodies and CaN inhibitors, respectively. And then the molecular mechanism of RAGE-CaN-MMPs pathway mediated the disruption of BBB integrity and cognitive dysfunction will be further investigated. The results will reveal the molecular mechanism of postoperative BBB dysfunction and its potential role in POD, providing new theoretical basis and potential intervention target.

血脑屏障（BBB）通透性改变在术后中枢神经炎症级联反应中扮演着重要角色，是术后谵妄（POD）的重要成因。我们前期的研究表明：手术麻醉后啮齿类动物海马区BBB通透性增加，伴随晚期糖基化终末产物受体（RAGE）表达上调、钙调磷酸酶（CaN）和基质金属蛋白酶（MMPs）激活；应用抗RAGE抗体干预可明显降低术后BBB通透性，改善术后早期神经行为学表现，但具体机制尚不清楚。本项目以老年小鼠为研究对象，分别经腹腔注射RAGE抗体与CaN抑制剂，针对RAGE-CaN-MMPs通路中的不同靶点进行序贯干预，观察RAGE表达、CaN和MMPs激活情况，以及BBB通透性和神经行为学改变；探究术后RAGE-CaN-MMPs信号通路的变化规律，及其在术后BBB通透性及神经行为学改变中的潜在机制。研究结果将揭示术后BBB功能障碍的分子机制及其在POD中的可能作用，为防治POD提供新的理论依据及干预靶点。

第一部分：动物实验：以老年及成年雄性小鼠为研究对象，.将小鼠置于麻醉箱中诱导和维持麻醉，箱中置入钠石灰并持续吹入 2.5%七氟烷和 100%氧气。小鼠麻醉诱导后至少 15分钟，移至手术麻醉台行开腹探查术，小鼠腹部备皮后在腹部中央从剑突至耻骨上做一纵行切口，分层打开皮肤，肌肉和腹膜，揉捏肠管10min，并暴露肠管15min，小鼠手术后再置入麻醉箱维持麻醉至总麻醉时间 2h 。小鼠苏醒能自行活动后放回饲养笼，自由进食进水。术后不同时间点进行检测，研究结果：.1.手术暴露致老年小鼠术后中枢神经系统炎症反应，24h最重，72h后恢复。.2.手术暴露致老年小鼠术后BBB损伤。.3.成年小鼠手术暴露后24h未见明确的中枢神经系统炎症及BBB损伤。.4.老年小鼠手术暴露后行为学改变。.5.透射电镜下老年小鼠手术暴露后BBB通透性改变。.6、使用双光子显微镜进行在体BBB通透性改变，发现麻醉手术后老年小鼠BBB通透性明显改变。..第二部分：临床研究：以接受脑深部刺激电极植入术的帕金森患者为研究对象。.采用前瞻性队列研究方法，纳入筛选2019年11月至2021年3月期间北京清华大学玉泉医院收治的拟行DBS的PD患者125例。根据意识模糊评估量表，将患者分为谵妄组（POD组，n=27）与非谵妄组（Non-POD组，n=98），先行单因素分析筛选出有统计学差异的因素，再经二元Logistic回归分析筛选出POD的独立影响因素，并运用受试者工作特征曲线计算曲线下面积（area under curve，AUC）进行风险因素分析。在此基础上，采用巢式病例对照设计，以10例POD患者为病例组，根据患者年龄（±2岁），匹配出30例Non-POD患者作为对照组，采用Elisa试剂盒进行检测，探索POD患者术中脑脊液及术前血液、术后24h血液中差异表达的分子，并分析与POD密切相关的差异分子，筛选出POD的独立影响因素。.结果：年龄、CDR评分、MMSE评分及汉密尔顿焦虑评分4项指标为PD患者POD的独立影响因素。巢式对照提示PD患者术中脑脊液中的S100β浓度为POD独立影响因素。