探讨肥大细胞对小胶质细胞活化的调控及其在POCD中的作用机制

Postoperative cognitive dysfunction（POCD）is a common complication in aged patients. Neuro-inflammation is involved in the pathogenesis. Mast cells (MCs) in the brain play an important role in the initiation and regulation of central nervous system inflammation. Our previous study found that histamine and tryptase released by MCs degranulation could active and regulate the microglia, which acts as an essential regulator of neuro-inflammation and POCD. But the relationship between the MCs and POCD has not been elucidated. Our preliminary experiment demonstrated that cromolyn sodium, the stabilizer of MCs, injected into ventricle, could protect the cognitive function of LPS-treated rats. Based on these date, we hypothesized that MCs will participate in the developing of POCD. To test our hypothesis, we will use behavioristics、western blot、ELISA、flow cytometry、 neurophysiological, etc. to investigate the role and mechanism of MCs degranulation in the genesis of POCD from individual animal model、 brain slice and cells levels. This study will provide a new insight for better prevention and treatment of POCD and neuro-inflammation by revealing the novel mechanisms of POCD. It will also provide a potential benefit for the outcome of aged surgical patients.

术后认知功能障碍（POCD）是老年患者术后常见的神经并发症。目前认为POCD与中枢炎症有关。脑内肥大细胞作为始动者在中枢炎症的发展中起到调节作用，我们前期研究发现肥大细胞脱颗粒释放的组胺和类胰蛋白酶均能作用于小胶质细胞的相应受体，促使小胶质细胞活化。已知小胶质细胞在中枢炎症及POCD中起到重要作用。脑内肥大细胞和POCD之间有何关联？为此，我们开展了预试验，结果显示脑内注射肥大细胞稳定剂色甘酸钠可使腹腔注射LPS大鼠的认知功能下降得以改善。据此，我们推测脑内肥大细胞通过调节小胶质细胞的活化参与了POCD的进程。为验证此假说，我们将采用行为学、Western blot、ELISA、神经电生理等手段，从整体、脑片和细胞三个层面探讨脑内肥大细胞在POCD中的作用及机制。该项目将揭示POCD发病的新机制，为防治POCD和中枢炎症提供新策略，对老年患者术后康复的质量有潜在的价值。

术后认知功能障碍（POCD）是老年患者术后常见的神经并发症。目前认为POCD与中枢炎症有关。脑内肥大细胞作为始动者在中枢炎症的发展中起到调节作用，我们前期研究发现肥大细胞脱颗粒释放的组胺和类胰蛋白酶均能作用于小胶质细胞的相应受体，促使小胶质细胞活化。脑内肥大细胞和POCD之间有何关联？为此，我们课题组开展研究。在体实验发现：脑内肥大细胞脱颗粒可以激活小胶质细胞，并可能通过小胶质细胞的活化引起中枢神经系统炎症。与单独侧脑室注射肥大细胞刺激剂C48/80一致，外周手术也可以增加海马区肥大细胞的数量，预先侧脑室内注射肥大细胞稳定剂色甘酸钠（Cro）可明显抑制肥大细胞数量增加；外周手术明显激活海马区小胶质细胞并促进小胶质细胞向M1分型转换，导致海马区神经元的损伤及大鼠术后学习记忆能力的下降，增加海马区炎症因子TNF-α和IL-6的表达及其MAPK通路的磷酸化水平，明显增加海马区伊文氏蓝的含量，明显降低海马区occludin 和claudin-5蛋白的表达，增加MMP-2和MMP-9的表达，增加血脑屏障的通透性，而预先侧脑室注射Cro明显减轻上述变化。离体实验发现：（1）LPS诱导活化的肥大细胞上清提取液可以明显激活小胶质细胞，促进小胶质细胞标记物Iba-1的表达、诱导小胶质细胞向M1表型转化、分泌炎症因子TNF-α和IL-6；预先给予Cro稳定肥大细胞可以抑制小胶质细胞的激活及炎症因子的释放；单独给予Cro和正常肥大细胞上清提取液对小胶质细胞的激活无影响。（2）LPS诱导活化的肥大细胞上清提取液也可以直接诱发神经元凋亡，导致神经元前后突触的损伤；预先给予Cro稳定肥大细胞可以改善这一作用；单独给予Cro和正常肥大细胞上清提取液对神经元无影响。（3）类胰蛋白酶通过PAR2受体激活血管内皮细胞，促进炎症因子释放，破坏自身的屏障功能。上述数据表明脑内肥大细胞及其介质在POCD的发生发展中发挥重要作用。