表观遗传调控IL-1β及EphB2基因表达干扰NMDA受体跨膜转运影响突触可塑性参与术后认知障碍

Postoperative cognitive dysfunction (POCD) is a common complication of central nerve system in senior patients. The pathogenesis of POCD remains largely unknown, which makes it an important issue in the fields of Anesthesia and Neuroscience. Now it’s widely accepted that neuroinflammation plays a central role in the pathogenesis and development of POCD. Epigenetic modifications, especially the DNA methylation and histone acetylation play an important role in cognition and neuroinflammation. But it’s unknown whether and how it has a role in regulating the synaptic plasticity leading to the POCD. In this study, we will clarify the role and mechanisms for DNA methylation and histone acetylation in the IL-1β and EphB2 gene expression, which affect GluN2B-containing NMDA receptors trafficking, synaptic plasticity and cognition at molecular, cellular and behavioral levels by using isoflurane and fracture of tibia surgery models in young and old C57 mice, as well as hippocampal or glia cells cultures. Diverse methods such as behaviors, electrophysilology, immunohistochemistry, immunocytochemistry, western blots, CHIP, RT-PCR, MSP, RNA interference, viral infection et al., will be used. These will help us to understand the mechanisms for POCD and find new therapeutic targets.

术后认知功能障碍（POCD）是目前老年患者术后常见的中枢神经系统并发症，其发病机制不清，神经炎症在POCD的发生发展中发挥了中心环节作用。近年来研究表明表观遗传学尤其是DNA甲基化、组蛋白乙酰化在认知功能及炎症的调控作用日益受到重视，但其如何调控突触可塑性导致POCD的机制还不得而知。本课题利用不同年龄小鼠、培养不同时间的海马神经元或胶质细胞，异氟烷麻醉、或合并胫骨骨折手术模型，通过行为学、电生理、免疫荧光组织化学、免疫荧光细胞化学、免疫印迹、ChIP、RT-PCR、MSP、RNA干扰、病毒感染等方法，在分子、细胞和整体水平研究老龄DNA甲基化及组蛋白乙酰化异常参与麻醉手术所致炎症因子IL-1β生成、影响和突触可塑性相关蛋白EphB2表达，导致NMDA受体跨膜转运异常、突触可塑性受损而致认知功能障碍的机制，为POCD的发病及干预措施提供理论依据和治疗的新靶点。

老年患者术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction, POCD）的发病率居高不下，是目前老年患者术后常见的中枢神经系统并发症，严重影响手术患者的临床转归。神经炎症在POCD的发生发展中发挥中心环节作用，早期认知功能损伤和突触功能异常密切相关。表观遗传学在认知功能及中枢炎症的调节中发挥重要作用，麻醉和手术则可能通过表观遗传学机制调控炎症因子或影响突触可塑性相关蛋白表达，从而干扰NMDA受体跨膜转运导致学习记忆认知功能障碍。本课题利用异氟烷麻醉或合并手术模型的成年和老龄小鼠，以及培养的海马神经元、胶质细胞，通过行为学观察、电生理记录、免疫荧光组织化学、免疫荧光细胞化学、免疫印迹、ChIP、RT-PCR、甲基化特异的RT-PCR（MSP）、RNA干扰、病毒感染等方法在整体、细胞和分子水平，研究DNA甲基化及组蛋白乙酰化修饰参与老龄术后炎症因子IL-1β生成、影响EphB2表达，从而干扰NMDA受体跨膜转运、突触可塑性和学习记忆认知功能的分子机制。. 本研究发现：HDAC2高表达通过影响小鼠海马神经元转录改变和小胶质细胞活性参与神经炎症导致的认知功能损伤；背侧海马 GABAB受体介导 Bdnf 甲基化损伤小鼠术后认知功能；组蛋白乙酰化调控EphB2表达及NMDA受体跨膜转运参与认知功能损伤；麻醉和手术引起的创伤性炎症是引起术后认知功能损伤的主要因素，IL-1β是介导中枢炎症反应最重要的细胞因子之一，DNA甲基化调控其表达；小鼠内侧前额叶皮质-杏仁核谷氨酸能神经元环路通过BDNF-TrkB参与手术引起的恐惧记忆受损。本课题为POCD的发病及干预措施提供理论依据和治疗的新靶点。