七氟醚對老齡大鼠空間學習和記憶能力的影響

韋曉勇，李 軍，王 毅，閔紅星*

·論著·

七氟醚對老齡大鼠空間學習和記憶能力的影響

韋曉勇1，李 軍1，王 毅2，閔紅星2*

目的 通過Morris水迷宮實驗，探討七氟醚對老齡大鼠空間學習和記憶能力的影響。方法 選取18月齡，450～500 g，健康雄性SD大鼠24只，隨機分為4組。大鼠于麻醉前進行Morris水迷宮適應性訓練3 d，于麻醉結束后1、3、7 d進行Morris水迷宮實驗測定空間學習和記憶能力。結果 ①定位航行實驗。組間比較：麻醉后1、3 d，I組、S1組逃避潛伏期較C組延長(P<0.05)；麻醉后3 d，I組、S1組總游泳距離較C組延長(P<0.05)；麻醉后7 d，I組逃避潛伏期和總游泳距離較C組、S1組延長(P<0.05)。組內比較：與麻醉后1 d比較，麻醉后3、7 d各組逃避潛伏期和總游泳距離均延長(P<0.05，P<0.01)。②空間探索實驗。S1組、S2組的平臺象限的停留時間(TP)和TP與總游泳時間的百分比(TP/T)與C組比較差異均有統計學意義(P<0.05)，I組與C組比較差異有統計學意義(P<0.01)。結論 低濃度七氟醚對老齡大鼠早期空間學習和記憶能力無明顯影響。高濃度七氟醚、異氟醚均可引起老齡大鼠早期空間學習和記憶能力一過性下降，但這些變化均在麻醉后第7天趨于恢復，且七氟醚恢復較異氟醚快。

七氟醚；老齡大鼠；學習；記憶

0 引言

七氟醚是一種強效的揮發性吸入麻醉藥，具有較低的血氣分配系數，起效快、蘇醒快，麻醉深度易于調節，較少在體內蓄積，近年普遍應用于臨床麻醉，尤其適合于老年患者麻醉。但關于其是否引起老年患者術后認知功能障礙(POCD)，臨床和基礎研究結果不一致[1-2]。因此，本研究采用Morris水迷宮實驗，對七氟醚吸入麻醉后的老齡大鼠的學習和記憶功能進行觀察，以此來評判其是否引起POCD，為高齡老年患者安全應用其麻醉提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 藥品和儀器 七氟醚(魯南貝特制藥有限公司，批號：65130101)，異氟醚(魯南貝特制藥有限公司，批號：110408)，Morris水迷宮視頻跟蹤系統(成都泰盟科技有限公司)，麻醉氣體監測儀(Drager infinity kappa，德國)，麻醉機(Drager，SA2-C型，德國)，生物安全柜[力康HealForce，A2型，力新儀器(上海)有限公司]。

1.2 實驗動物及分組 選取18月齡，450～500 g，健康雄性SD大鼠24只[由寧夏醫科大學動物實驗中心提供，清潔級，合格證號：SCXK(寧)2011-0001]，采用隨機數字表法，將所選大鼠分為4組：空白對照組(C組)、1.5%七氟烷組(S2組)、3%七氟烷組(S1組)、3%異氟醚組(I組)，每組6只。

1.3 麻醉方法 自制透明麻醉箱(透明玻璃材質)，體積為40 cm×30 cm×25 cm，麻醉箱30 cm×25 cm的兩側壁中線距上下頂底5 cm處各有一小孔，一孔接麻醉機，另一孔連接麻醉氣體監測儀，麻醉時在箱底部鋪設一薄層鈉石灰，吸收CO2，防止麻醉過程箱內CO2蓄積影響實驗結果，并在鈉石灰上平鋪一層醫用紗布，防止大鼠吸入鈉石灰粉塵和灼傷四肢皮膚。將進行Morris水迷宮適應性訓練3 d后的四組大鼠分別置于自制的循環密閉麻醉箱中，并把麻醉箱放于生物安全柜中，以便收集廢氣，麻醉箱連接于麻醉呼吸機螺紋管回路中，麻醉呼吸機工作狀態為手控模式，調節排氣閥至最小壓力，調節七氟醚揮發罐輸出濃度為3%行麻醉誘導，吸入氧濃度40%，麻醉機輸出氣體總流量2 L/min，接氣體監測儀監測麻醉箱內氧氣、CO2、七氟醚的濃度。待大鼠翻正反射消失后，S2組調節七氟醚揮發罐使箱內七氟醚濃度達1.5%，吸入2 h，觀察大鼠皮膚顏色，監測呼吸頻率、心率和脈搏血氧飽和度，之后將大鼠置于氧濃度約為40%的環境中任其自然蘇醒，回籠飼養，自由取食。S1組、I組方法同上，分別調節七氟醚、異氟醚揮發罐，維持箱內七氟醚、異氟醚濃度均為3%，吸入2 h。C組只吸入含有40%氧氣的空氧混合氣體2 h。維持麻醉箱溫度(25±1) ℃。

1.4 Morris水迷宮實驗 各組大鼠于麻醉結束后1、3、7 d分別進行Morris水迷宮測試。Morris水迷宮由一個直徑120 cm、高50 cm的圓形水池和一個可移動的透明有機玻璃平臺組成。池內水深30 cm，水面均勻覆蓋一層大小相似的泡沫顆粒，池壁上標有東、南、西、北4個入水點。將水池劃分為4個象限，分別為西南、西北、東南、東北象限。在西北象限放置平臺，平臺沒于水下2 cm，水溫保持21～25 ℃。在實驗過程中，保持環境安靜以及水迷宮周圍光源和物體位置不變，并在每一個訓練日結束后，清洗迷宮以消除嗅覺提示。

1.4.1 定位航行實驗 在每天的固定時間(早9∶00)開始訓練4次，分別于4個入水點將大鼠面向池壁放入水中，記錄大鼠尋找并爬上平臺所需時間(逃避潛伏期)，如果在120 s內未到達平臺，則由實驗者將其引至平臺，逃避潛伏期計為120 s，每次訓練間隔1 min。取大鼠4次逃避潛伏期的平均值，作為其該日的學習成績，即逃避潛伏期(s)，并記錄總游泳距離(cm)。

1.4.2 空間探索實驗 在定位航行實驗結束后撤除平臺，大鼠于東南象限池壁中點背向池壁放入水中，記錄在2 min內的游泳軌跡及TP(s)，并計算TP/T(%)。

2 結果

2.1 Morris水迷宮定位航行結果 見表1、圖1、圖2。

2.1.1 相同時間點不同組比較 麻醉后1 d，與C組比較，I組、S1組逃避潛伏期均延長(P<0.05)；與I組、S1組比較，C組、S2組逃避潛伏期均縮短(P<0.05)；而四組總游泳距離比較差異無統計學意義(P>0.05)。麻醉后3 d，與C組比較，I組、S1組逃避潛伏期和總游泳距離均延長(P<0.05)；與I組、S1組比較，C組、S2組逃避潛伏期和總游泳距離均縮短(P<0.05)。麻醉后7 d，與C組、S1組比較，I組的逃避潛伏期和總游泳距離延長(P<0.05)；與I組比較，C組、S1組、S2組的逃避潛伏期和總游泳距離均縮短，差異有統計學意義(P<0.05)。

2.1.2 不同時間點相同組比較 與麻醉后1 d比較，麻醉后3、7 d各組的逃避潛伏期和總游泳距離均延長(P<0.05，P<0.01)。

2.2 Morris水迷宮空間探索實驗結果。

2.2.1 各組大鼠TP和TP/T比較 S1組、S2組與C組比較差異有統計學意義(P<0.05)，I組與C組比較差異有統計學意義(P<0.01)。見表2。

2.2.2 空間探索軌跡 見圖3。

表1 四組老齡大鼠Morris水迷宮逃避潛伏期、總游泳距離比較

注：與C組比較，*P<0.05；與I組比較，#P<0.05；與S1組比較，&P<0.05；與1 d比較，△P<0.05，△△P<0.01(下同)

圖1 定位航行實驗中4組大鼠的逃避潛伏期比較

圖2 定位航行實驗中4組大鼠的總游泳距離比較

表2 四組老齡大鼠Morris 水迷宮空間搜素結果比較

注：與C組比較，*P<0.05，**P<0.01

圖3 空間探索實驗中四組老齡大鼠的游泳軌跡圖

3 討論

麻醉和手術是POCD發生的重要危險因素，其發生率隨著年齡的增長而不斷增加[3]，老年人發病率最高[4]。麻醉藥(尤其是吸入麻醉藥)可引起患者的認知功能下降，但具體機制仍未完全闡明[5]，另外，吸入麻醉藥可能影響老年大鼠的學習記憶功能。國內外許多專家對其發病機制進行了研究，但尚無定論[6]。研究發現大鼠七氟醚肺泡最小有效濃度約為2.4 %[7]，而在臨床麻醉中，99%的有效劑量(ED99) 約為1.3 MAC，0.65 MAC是較常用的亞麻醉劑量[8]。七氟醚和異氟醚均可引起術后認知功能的下降[9]，但在下降程度和持續時間方面，兩者相比，研究結果目前不一致[9-10]。

Morris水迷宮是空間學習記憶的金標準[11]，其中定位航行實驗可反映動物的學習記憶能力，空間搜索實驗反映動物的空間聯想能力及回憶探究能力。目前，老年患者早期POCD主要發生在術后1周。有報道，在60～69歲患者中，術后1周POCD的發生率為23%，70歲以上為29%[12]。王偉明[13]發現，80例老年患者在術后1、3、7 d發生POCD的幾率分別為40%、35%、3%，因此，本實驗選擇麻醉后1、3、7 d，通過Morris水迷宮定位航行和空間搜索實驗來測定吸入麻醉后老齡大鼠的空間學習和記憶能力。

本研究定位航行實驗結果顯示，麻醉后1、3 d，I組、S1組逃避潛伏期較C組延長，麻醉后3 d，I組、S1組總游泳距離較C組延長，提示大鼠麻醉后1、3 d學習和記憶能力下降。而術后3 d各組逃避潛伏期和總游泳距離均較術后1 d縮短，反映大鼠學習和記憶雖下降但較前有所好轉。麻醉后7 d，I組逃避潛伏期和總游泳距離較C組、S1組、S2組延長，而C組、S1組、S2組比較差異無統計學意義；與1 d比較，各組逃避潛伏期和總游泳距離均明顯縮短，趨于正常。表明七氟醚麻醉后7 d，大鼠的學習和記憶能力恢復正常，而異氟醚麻醉未完全恢復正常。空間探索實驗結果顯示，I組的TP和TP/T與C組比較差異有統計學意義，表明七氟醚對老齡大鼠認知功能的影響弱于異氟醚，與Delphin等[9]研究結論一致。

本研究結果表明，七氟醚對老齡大鼠認知功能有濃度相關性和一過性，即1.5%七氟醚對老齡大鼠認知功能無明顯影響，而3%七氟醚麻醉后1 d使老齡大鼠認知功能下降，于麻醉后7 d恢復正常。孫大鵬等[14]報道，0.65 MAC七氟烷不會降低老年大鼠的認知功能，1.30 MAC七氟烷可降低老年大鼠認知功能，且主要表現在第1天，7 d后基本無影響。本研究與其結論一致，與Hu等[15]、方強等[16]、左蕾等[17]研究結果基本一致，即七氟醚對老年大鼠認知功能的影響與吸入濃度具有相關性，吸入3%七氟醚能明顯降低老年大鼠學習記憶功能。另外，本研究亦證實，3%異氟醚與3%七氟醚均可引起老齡大鼠認知功能一過性下降，麻醉后3 d內，兩藥對老齡大鼠認知功能的影響差異無統計學意義；但麻醉后7 d，應用3%七氟醚的大鼠的認識功能已恢復至正常，而應用3%異氟醚的大鼠未完全恢復正常，提示七氟醚對老齡大鼠認知功能的恢復較異氟醚快。

綜上所述，低濃度七氟醚對老齡大鼠早期空間學習和記憶能力無明顯影響。高濃度七氟醚、異氟醚均可引起老齡大鼠早期空間學習和記憶能力一過性下降，但這些變化均在麻醉后第7天趨于恢復，且七氟醚恢復較異氟醚快。故建議臨床中對老年患者吸入麻醉可選用低濃度七氟醚，少用甚至不用異氟醚。

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Effects of sevoflurane on spatial learning and memory ability in senile rats

WEI Xiao-yong1,LI Jun1,WANG Yi2,MIN Hong-xing2*

(1.Ningxia Medical University,Yinchuan 750004,China; 2.Department of Anesthesiology,General Hospital of Ningxia Medical University,Yinchuan 750004,China)

Objective To investigate the effects of sevoflurane on spatial learning and memory ability in senile rats via Morris water maze experiment.Methods Twenty-four healthy male SD rats aged 18 months weighing 450～500 g were randomly divided into four groups.The spatial learning and memory ability of rats performed adaptive training of Morris water maze for three days before anesthesia were subsequently assessed with Morris water maze at 1,3 and 7 d after anesthesia.Results ①The navigation test. Compared with group C (1,3 d after anesthesia),the escape latency of both group I and group S1were longer (P<0.05); The total swimming distance of group I and group S1were longer at 3 d after anesthesia (P<0.05).Compared with group C and group S1,both the escape latency and the total swimming distance of group I were extended (P<0.05) at 7 d after anesthesia.The escape latency and the total swimming distance of all groups were more extended at 3 d (P<0.05) and 7 d (P<0.01) after anesthesia compared with the above indexes at 1 d after anesthesia.②The spatial probe test.There were significant differences in the residence time in platform quadrant (TP),the percentage of TP and the total swimming time (TP/T) between group S1/group S2and group C (P<0.05),and there were significant differences between group I and group C (P<0.01).Conclusion Sevoflurane with low concentration has no obvious effect on early stage of spatial learning and memory ability in senile rats.Both sevoflurane and isoflurane with high concentration can cause transient decline on early stage of spatial learning and memory ability in senile rats,however,the changes tend to restore from the 7th day after anesthesia,moreover,sevoflurane restores faster than isoflurane.

Sevoflurane; Senile rats; Learning; Memory

2014-11-16

1.寧夏醫科大學，銀川 750004；2.寧夏醫科大學總醫院麻醉科，銀川 750004

寧夏回族自治區自然科學基金(NZ10126)

10.14053/j.cnki.ppcr.201504001

*通信作者