FoxO1/p21介导巨噬细胞极化在七氟醚致术后认知功能障碍中的作用

Post operative cognitive dysfunction (POCD) does harm to patients and society, but the mechanism is not clear. Our previous studies show that sevoflurane impairs the integrity of the blood-brain barrier and damages the spine morphology and density. However the role of macrophage polarization in this process has not been reported yet. This program will use a rat model with sevoflurane inhalation to detect the role of FoxO1, p21 and macrophage polarization in sevoflurane-induced cognitiv dysfunction. In this study, we use Y maze, freezing context, immunostaining, western blot and ELISA. We also use FoxO1 and p21 knockdown and overexpression to demonstrate the role of FoxO1/ p21 in sevoflurane-induced macrophage polarization. The current study will provide a new idea for effective prevention and treatment of sevoflurane-induced post operative cognitive dysfunction.

术后认知功能障碍（POCD）对患者和社会危害严重，其机制尚未阐明。项目组前期证实七氟醚破坏血脑屏障完整性（发表于Brain Research和Journal of Neurochemistry），影响海马树突棘形态和密度（发表于Neurotoxicology），但对巨噬细胞极化在其中的作用尚不清楚。本研究制作大鼠七氟醚吸入模型（3.6%，2h），从在体动物实验和离体巨噬细胞培养两个水平，应用Y迷宫、条件恐惧、免疫荧光、western blot和ELISA技术对FoxO1、p21和巨噬细胞极化方向在七氟醚致认知障碍中的表达和功能的动态变化进行研究，并利用FoxO1及p21基因沉默和过表达技术，探讨FoxO1/p21途径在七氟醚致认知障碍中的调控机制。本研究将为术后认知障碍的临床防治提供新思路。

术后认知障碍增加围术期死亡率。七氟醚促进巨噬细胞由抗炎型向促炎性转化。前期研究与相关文献显示七氟醚上调脑组织FoxO1水平以及p21表达。基于脑内巨噬细胞极化在认知障碍中可能发挥至关重要的作用以及p21与巨噬细胞的密切关系，我们假设：FoxO1通过结合p21调控后者蛋白表达进而影响巨噬细胞的极化，而七氟醚通过抑制FoxO1/p21途径影响巨噬细胞极化从而诱发认知障碍。本项目拟通过在体和体外实验探讨FoxO1/p21途径在七氟醚引起的认知障碍中的作用，深入探讨p21的上下游调控机制,最终期望找到术后认知功能障碍的特征性分子标志并明确其作用机制，以期作为麻醉药相关术后认知功能障碍治疗新靶点和思路。通过相关实验我们发现：沉默/过表达FoxO1以及p21基因可破坏/改善大鼠的恐惧以及工作记忆；可促进/抑制成年大鼠海马巨噬细胞向促炎型转化；可促进/抑制巨噬细胞炎症因子分泌增多而抗炎因子分泌减少；减低/提高成年大鼠海马巨噬细胞树突棘密度以及突出相关蛋白表达；p21受FoxO1调控且七氟醚抑制二者结合。结论：生理状态下FoxO1维持p21正常表达，使其促进p50-p50二聚体与IFN-β的启动子结合抑制后者表达，因此抑制STAT1的激活维持巨噬细胞向M2型极化（2）七氟醚可以引起FoxO1和p21表达下调，从而抑制了FoxO1对p21的调控作用，降低了p50-p50对IFN-β的抑制作用，增强了STAT1活性，引起巨噬细胞向M1型极化，继而引起中枢神经系统神经炎症反应，导致认知功能障碍。此结果为进一步研究和预防术后认知障碍提供了新思路。