吸入麻醉致新生大鼠脑电活动异常及远期认知功能障碍的性别差异及机制探讨

Recent researches have shown that sevoflurane in neonatal anesthesia causes brain function-related developments. And our study shows that sevoflurane can causes seizure-like electroencephalogram patterns in neonatal rats, the number of episodes and duration were different in males and females, but the mechanism is not clear. So we assume that there maybe have gender-dependent EEG activity and cognitive dysfuction effects of sevoflurane in neonatal rats ,and the possible reasons are related with hypothalamo-pituitary-adrenal axis and NKCC1.We will slect 4-6 days old rats , seizure-like EEG will be decected during sevoflurane anesthesia. Morris maze test, prepulse inhibition of startle test and three bottle choice test will be performed at 60-82 days, followed by measurements of hippocampal synaptic activity and serum levels of corticoids, catecholamines and neurosteroids.NKCC1 and pNKCC1 will be measured by Western-blot for find the mechnism of this sex difference effects of sevoflerane in the developing brain.

近期的研究表明，大鼠幼年期接受吸入麻醉，可能引起大脑皮层电活动异常及远期认知功能障碍，但其机制尚未明确。本课题组前期研究提示幼鼠接受七氟烷麻醉期间大脑皮层脑电图出现惊厥样波（seizure-like EEG），且存在性别差异。为此，本研究提出以下假说：吸入麻醉致幼年大鼠皮层电活动及远期认知功能障碍存在性别差异，其机制可能与下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA）及NKCC1有关。为验证这一假说，本研究选择4-6天SD大鼠，经NKCC1阻断剂、性激素及其受体拮抗剂预处理后，七氟烷麻醉下观察皮层EEG及麻醉后采用Morris水迷宫、PPI及三瓶选择试验评价远期认知功能是否存在性别差异。研究中采用全细胞膜片钳测定海马CA1区神经细胞电活动，Western-blot法测定脑组织NKCC1、pNKCC1蛋白，ELISA法测定性激素、神经类固醇激素、肾上腺皮质激素水平，从细胞、组织及动物整体水平上探讨其机制。

出生早期接受七氟烷全身麻醉的患儿越来越多，多项研究显示出生早期接受七氟烷麻醉可能对远期发育产生影响，但其机制尚不明确。本项目根据前期研究结果，提出研究假设：吸入麻醉致幼年大鼠皮层电活动及远期认知功能障碍存在性别差异，其机制可能与下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA）及NKCC1有关。本项目第一部研究建立新生大鼠皮层脑电图监测模型，观察出生4~6天大鼠接受七氟烷麻醉后皮层脑电图的变化，记录麻醉期间惊厥波(Seizure)持续时间和次数和棘波(Spike)的频率及振幅，并观察应用NKCC1拮抗剂、神经甾体激素等处理后异常脑电图波的变化。第二部分观察七氟烷麻醉后新生大鼠是否产生远期认知功能障碍及性别差异，并探讨其机制。研究结果显示出生4~6天大鼠2.1%七氟烷麻醉期间出现惊厥波及棘波，惊厥波的持续时间和数量、棘波的频率和振幅不存在性别差异；NKCC1阻断剂布美他尼处理后惊厥波持续时间和数量明显减少，棘波消失；神经甾体激素处理后惊厥波持续时间和数量增加，神经甾体激素拮抗剂处理后惊厥波持续时间和数量减少，棘波频率和振奋无明显变化。出生4~6天大鼠2.1%七氟烷麻醉后成年期雄性大鼠高架十字迷宫开臂停留时间显著缩短、%PPI明显下降，雌性大鼠不变化。2.1%七氟烷麻醉6小时后及大鼠成年期(120天)应激后血清皮质酮水平显著升高，但应用布美他尼和RU28318后明显下降。大鼠成年期神经元电生理测定显示雄性大鼠最小突触后抑制性电流(mIPSC)频率显著增加，雌性大鼠无明显变化。本项目研究结果提示新生大鼠七氟烷麻醉期间出现异常脑电图波的机制可能与NKCC1及神经甾体激素有关，新生大鼠接受2.1%七氟烷麻醉后远期认知功能下降，并存在性别差异，大鼠新生期七氟烷麻醉后远期认知功能障碍的机制与HPA轴有关。本项目为今后进一步研究七氟烷对神经发育的影响机制奠定了基础，为出生早期小儿麻醉合理应用麻醉药物提供理论基础。