O-GlcNAc-SIRT1-mTOR信号通路调控细胞自噬在老年小鼠七氟醚吸入麻醉致神经细胞凋亡中的作用机理研究

Inhalation anesthesia induced neurotoxicity is a hot and important topic in clinical anesthesia research. Aged individuals are more sensitive to the changes induced by anestheisa because of the anatomic and histological alterations in brains. Evidence has shown that autophagy acts as an endogenous neuronal protective mechanism, and the reduction of autophagy relates to the cognitive defects in an ageing nervous system. In our earlier studies, we found that the neuronal apoptosis and autophagy protein levels increases after sevoflurane exposure. In primary hippocampus neurons, inhibition of autophagy exacerbates the neuronal apoptosis induced by sevoflurane. Furthermore, we also found the N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) glycosylation levels, the expressions of SIRT1 and mTOR are significantly changes. So we propose a mechanism that O-GlcNAc-SIRT1-mTOR signaling regulates autophagy and inhibits neuronal apoptosis after sevoflurane anesthesia. This mechanism plays a role of endogenous neuropretection and mitigates the neurotoxicity. This study will help us to reveal the protective mechanisms of autophagy in sevoflurane-induced neurotoxicity, and explore the molecular mechanism of O-GlcNAc-SIRT1-mTOR signaling in this process.

临床麻醉中最受瞩目的问题之一是吸入麻醉的神经毒性作用，老年患者因其特有的生理结构，对麻醉介导的改变更敏感。文献报道细胞自噬是一种内源性神经保护机制，在衰老过程中自噬减慢与认知功能的下降相关。我们前期研究发现老年小鼠七氟醚吸入麻醉后海马区神经元细胞凋亡以及自噬相关蛋白表达增加。通过原代海马神经元细胞体外模型发现抑制细胞自噬将恶化神经元细胞的凋亡，且与自噬相关的O-GlcNAc糖基化水平、SIRT1及mTOR的表达发生变化。据此我们提出“O-GlcNAc-SIRT1-mTOR信号通路参与调控细胞自噬，在老年小鼠七氟醚吸入麻醉后负反馈抑制神经元细胞凋亡，在一定程度上起到内源性神经保护的作用并减轻吸入麻醉所致神经毒性”的假说。本项目将采用靶向干预等措施阐明细胞自噬在七氟醚吸入麻醉致老年小鼠神经细胞凋亡中的神经保护作用，并深入探讨O-GlcNAc-SIRT1-mTOR信号轴在此过程中的分子调控机制。

本项目主要目标是阐明吸入麻醉对老年患者术后短期及长期学习记忆功能的影响，并探索SIRT1- mTOR信号通路调控的细胞自噬在老年小鼠吸入麻醉后致神经细胞毒性中的作用机制，为临床预防及治疗老年患者术后认知功能障碍寻找新的靶点、新的治疗方式提供基础理论依据。在项目开展过程中，为探求吸入麻醉对老年小鼠认知功能的影响，我们探索了不同吸入麻醉药物、吸入浓度及干预时间，并通过Morris Water Maze水迷宫及新物体识别证实吸入麻醉可致老年鼠短期认知功能障碍。采用2.5%七氟醚吸入麻醉3小时作为后续动物模型基础，分子生物学检测提示海马区神经细胞凋亡指标cleaved-capsase3、Bax等表达增高，与之相伴随的是细胞自噬水平上调。通过海马原代神经元的体外及体内干预实验，进一步揭示抑制细胞自噬将恶化海马神经元凋亡，反之促进细胞自噬则减轻神经细胞的凋亡并改善吸入麻醉所致的认知障碍。由此明确七氟醚吸入麻醉所致内源性的细胞自噬增加具有负反馈抑制神经细胞凋亡的自身神经保护作用，进一步的研究也证实SIRT1-mTOR 信号通路是调控老年小鼠吸入麻醉后神经细胞自噬的关键分子。已发表标注受本项目资助的论文4篇，其中SCI两篇。.在完成基本研究目标的基础上，课题组积极拓展延伸，围绕中枢机制相关的认知功能障碍及情绪障碍，建立子宫内膜异位症慢性盆腔痛的动物模型，并通过基因芯片技术检测慢性盆腔痛致抑郁症共病的环状RNA表达谱变化，通过RT-PCR验证发现了关键的目的基因cirRNA（mmucirc:chr2:121235573-121244096）及其下游miRNA结合靶点，后续将继续验证目的基因在慢性盆腔痛伴抑郁症中的作用机制，课题组承诺将发表带本基金号的SCI论文。