老年大鼠麻醉及手术后认知功能障碍的炎症机制及NF-κB抑制剂的干预作用

Postoperative cognitive dysfunction (POCD) is a common postoperative complication of central nervous system, which has a negative impact on postoperative outcomes in elderly patients. Unfortunately, the mechanism of POCD remains unclear, and no effective drugs have been found to prevent or relieve the symptoms. Recent studies indicate that inflammation caused by anesthesia and surgical trauma plays a critical role in POCD. In order to comprehensively analyze the underlying mechanisms of anesthesia and surgery induced cognitive dysfunction in elderly patients, we are going to examine cognitive dysfunction in aged rats after inhalational anesthesia and surgery, and investigate the expression of NF-κB, inflammatory factors and Aβ, the phosphorylation of tau protein, the function of neuronal autophagy in hippocampus. Furthermore, the interactions of inflammation, target protein expression and autophagy function in anesthesia and surgery related cognitive dysfunction in aged rats after anesthesia and surgery will be studied in detail by selectively inhibiting the activation of NF-κB and the expression of related cytokines with pyrrolidine dithiocarbamate. The present study aims to provide experimental evidences for exploring the mechanism of POCD, searching for the potential agents for the prevention and treatment of the disorder,and improving the quality and safety of anesthesia for elderly patients.

术后认知功能障碍是老年患者术后常见的中枢神经系统并发症，其发生机制尚不清楚，亦无有效的防治药物，是影响老年患者术后转归的重要因素。研究表明，麻醉及手术引起的炎症反应可能是导致老年患者术后认知功能障碍的重要环节。本课题利用老年大鼠模型，观察异氟烷吸入麻醉及手术对认知功能的影响，并应用Western blot、透射电镜、细胞外微电极记录等技术，分别研究大脑皮层和海马组织中NF-κB、炎症因子和Aβ的表达、tau蛋白磷酸化、神经元凋亡的变化、神经元自噬功能的改变，以及海马LTP的变化，综合分析麻醉及手术影响学习记忆功能的可能机制。在此基础上应用吡咯烷二硫氨基甲酸特异性抑制NF-κB的激活以及相关因子的表达，研究炎症反应、相关蛋白表达和细胞自噬功能改变等因素在老年大鼠麻醉及术后认知功能改变中的作用，为深入探讨术后认知功能障碍的发病机制，寻找有效防治药物，提高老年患者的麻醉质量及安全性提供实验依据。

本课题利用老年大鼠麻醉模型，运用免疫荧光、免疫印迹等技术探究吸入麻醉剂异氟烷对老年大鼠海马组织内NF-κB信号通路的影响，运用酶联免疫吸附法和免疫印迹等检测海马内神经炎症反应，并利用水迷宫等行为学检测手段检测麻醉对老年大鼠学习记忆能力的作用，发现：（1）1.5%异氟醚麻醉4h后，老年大鼠海马内经典NF-κB被激活，且在麻醉后6h达到最大效应，主要表现在p-IKKα/β和p-IκB表达上调，IκB表达下调，p65入核增加；（2）1.5%异氟醚麻醉4h增加老年大鼠海马内炎性因子IL-1β的表达，但对神经胶质细胞激活无明显影响；（3）与前期研究相类似，该麻醉条件下，老年大鼠在术后一周出现认知能力下降，表现为水迷宫训练中学习记忆能力下降；（4）经NF-κB通路抑制剂PDTC预处理能减轻异氟醚麻醉所致的NF-κB经典通路的激活，减轻海马炎症因子IL-1β的表达，改善麻醉后水迷宫训练中的学习记忆能力，其中以学习能力改善为主。继国外学者利用离体细胞模型报道异氟醚麻醉激活神经胶质细胞内NF-κB通路之后，我们将这一潜在分子机制具体到NF-κB的经典通路，并首次建立经NF-κB介导的神经炎症和麻醉后行为学功能之间的联系。