鹽酸右美托咪定對老年大鼠術后認知功能及P2X7受體表達的影響

朱 婧，宋宇龍，張世平，李 鑫，朱利娟

（陜西省人民醫院麻醉科，陜西 西安 710068）

術后認知功能障礙（post operative cognitive dysfunction，POCD）是一種易發生于老年病人的常見術后并發癥，發病機制不明，缺乏合理有效的治療手段[1，2]。研究顯示，老年動物容易發生術后認知功能障礙，其機制可能與誘發海馬區小膠質細胞激活，使炎性因子釋放有關[3]。鹽酸右美托咪定（dexmeditomidine，Dex）是α2腎上腺素能受體激動劑，有鎮靜、鎮痛、神經保護作用[4]，被廣泛應用于臨床。神經保護作用的機制可能與減輕海馬區的炎癥反應、減少神經元細胞的凋亡有關。本研究擬在探索Dex用于防治術后認知功能障礙的作用機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

健康的老年SD雄性大鼠（SPF級）60只，許可證號：SCXK（陜）08-004，月齡18mo，體重800～1000g，購自西安交通大學醫學部動物實驗中心，經過西安交通大學醫學部動物實驗中心管理委員會批準。使用CHISS統計學軟件將造模成功的糖尿病大鼠隨機分為3組：對照組（A組，n=20）、手術組（B組，n=20）、右美組（C組，n=20）。

1.2 麻醉方法

各組大鼠在腹腔注射2%戊巴比妥鈉（50mg/kg）麻醉后施行脾切除術，手術切口處備皮、碘伏消毒，沿左肋下緣1cm處皮膚做一橫向長度約為2cm的切口，沿皮下組織逐層鈍性分離，最終進入腹腔，游離結扎脾臟相關血管并離斷，切除脾臟，確認無出血后關腹，用碘伏消毒傷口，手術全程保證無菌。A組大鼠不切除脾臟，開腹操作同其他兩組。C組大鼠在手術前使用25G靜脈輸液針進行尾靜脈穿刺，10min內泵注負荷劑量的右美托咪定10μg/kg，然后持續泵注10μg/kg/h；B組大鼠則用同樣方法輸注同等體積的生理鹽水。手術結束后，在存活大鼠中每組隨機選取10只進行行為學檢測。

1.3 行為學檢測

術后2wk進行Mirror水迷宮實驗，實驗分為兩部分。定位航行實驗：正式實驗前，對大鼠進行適應訓練，上午和下午各兩次，每次訓練時長為2min，24h后開始正式實驗。Mirror水迷宮為一圓形水池，等分為4個象限，任選一象限正中放置平臺，正式實驗的具體方法是連續5d對大鼠進行定位航行訓練，每天上午和下午的固定時間點各進行兩次訓練，每次間隔120s，在不同象限將大鼠面向池壁放入水中，記錄大鼠的逃避潛期，即從入水到上平臺的時間。若60s內大鼠找不到平臺，引導其找到平臺并持續10s，潛伏期記錄為60s。4次逃避潛伏期的平均值為當天的逃避潛伏期。空間探索實驗：定位航行實驗結束后拆除平臺，在同一入水點將大鼠面向池壁放入水中，記錄大鼠在60s內跨過原平臺相應位置的次數，并且計算大鼠在目標象限區域內游泳時間所占游泳總時間的百分比。

1.4 觀察指標

行為學測試結束后，沿顱骨矢狀縫和冠狀縫用止血鉗去除兩側頂骨和頂間骨，然后用眼科鑷由后向前剝離覆蓋在海馬組織上的大腦皮層，兩側依次進行，最后用眼科鑷去除海馬毗鄰的神經組織直至海馬完全暴露為止，取出后將海馬勻漿離心提取上清液，使用ELISA法檢測TNF-α、IL-1β的含量，Western blot法檢測海馬組織中P2X7的表達。

2 統計學分析

采用SPSS 22.0軟件進行數據分析。計量資料以表示，均數比較采用方差分析，組間比較采用單因素方差分析，組內比較采用重復測量設計的方差分析，P<0.05為差異存在統計學意義。

3 結果

3.1 水迷宮試驗測試結果

本研究中，相對于A組大鼠，B組大鼠在水迷宮定位航行訓練中，找到水下平臺的潛伏期明顯延長，空間探索實驗中跨越原平臺次數明顯減少（P<0.05），相對于B組大鼠，C組大鼠在水迷宮定位航行訓練中，找到水下平臺的潛伏期明顯縮短，空間探索實驗中跨越原平臺次數明顯增多（P<0.05）（見圖1，2）。

3.2 海馬區TNF-α、IL-1β含量的變化

相對于A組大鼠，B組大鼠海馬區TNF-α、IL-1β含量明顯增高（P<0.05），相對于B組大鼠，C組大鼠海馬區TNF-α、IL-1β含量明顯降低（P<0.05）。A組與C組比較差異無統計學意義（P>0.05）（見表1）。

表1 三組大鼠海馬區TNF-α、IL-1β含量的比較（S,）

表1 三組大鼠海馬區TNF-α、IL-1β含量的比較（S,）

注：與A組、C組比較 ＊P<0.05

images/BZ_83_1296_2153_1613_2215.pngIL-1β（ng/mg）461±0.55 502±0.39*458±0.85組別A組C組images/BZ_83_1613_2153_1929_2215.pngTNF-α（ng/mg）269±0.35 271±0.75

3.3 海馬區P2X7蛋白的變化

相對于A組大鼠，B組大鼠海馬區P2X7蛋白的含量明顯增高（P<0.05），相對于B組大鼠，C組大鼠海馬區P2X7蛋白的含量明顯降低（P<0.05）；A組與C組比較差異無統計學意義（P>0.05）（見圖3，4）。

4 討論

本研究觀察到使用鹽酸右美托咪定后大鼠術后認知功能障礙得到了改善，并伴隨海馬組織中P2X7受體水平的降低，炎癥因子水平的降低，我們推測鹽酸右美托咪定可以改善大鼠術后認知功能，并且與下調P2X7受體表達，降低海馬區的炎癥反應有關。

手術后引起的認知功能障礙，常表現為空間學習記憶能力減退[5，6]。本研究中，B組大鼠在水迷宮定位航行訓練中，找到水下平臺的潛伏期明顯延長，空間探索實驗中跨越原平臺次數明顯減少，說明脾切除術后發生了認知功能障礙。Dex是一種α 2腎上腺素能受體激動劑，主要用于圍手術期的鎮痛、鎮靜，同時具有神經保護作用[7]，神經保護作用可能與降低化學性低氧引起的神經系統損傷有關[8]，張小寧[9]研究指出鹽酸右美托咪定可以減輕谷氨酸介導神經系統的毒性反應、減少神經元凋亡等。雖然有許多研究表明Dex具有神經保護作用，但是機制不明。在本研究中，Morris水迷宮實驗在術后2wk進行，排除了疼痛刺激對行為學實驗的干擾。實驗結果顯示，右美組大鼠腹腔注射Dex后逃避潛伏時間延長和探索時間縮短，表明使用Dex后可有效預防大鼠術后的空間學習記憶障礙。

炎癥反應是導致神經損傷的常見原因之一，也常被認為是導致術后認知功能障礙的促發因素[10]。可能的機制是炎癥因子IL-1β、TNF-α等促進毒性物質釋放、使神經元發生形態改變、引起功能障礙[11]，海馬區的神經細胞相對腦內其他區域更容易受損，而海馬區域和學習記憶密切相關[12]，因此，海馬區受損，會引起學習記憶能力的缺失。在本研究中，與A組相比，B組海馬區IL-1β、TNF-α含量明顯增高，C組大鼠使用鹽酸右美托咪定后IL-1β、TNF-α含量降低，與文獻報道結果一致。

P2X7受體在體內多組織、多部位表達，P2X7受體是以ATP為配體的非選擇性陽離子門控通道，在大鼠星形膠質細胞及小膠質細胞高表達，介導膠質細胞和神經元通訊過程，P2X7受體被激活后介導Na+和Ca2+內流，調控炎癥因子釋放，進一步調控下游信號通路[13]，并且與中樞神經系統疾病的病理生理過程密切相關[14，15]。研究發現，P2X7受體阻斷劑BBG能夠使P2X7受體失活，從而抑制炎癥反應。本研究結果顯示，與B組相比，C組大鼠使用Dex后海馬區P2X7受體表達明顯下調，說明P2X7受體與認知功能障礙之間存在明顯的相關性。炎癥反應引起認知功能損傷的機制是手術應激導致大量的ATP產生，ATP激活小膠質細胞上的P2X7受體，啟動炎癥反應，導致神經細胞損傷有關。Dex可能通過下調腦組織P2X7的表達，減輕神經炎性反應，減輕神經細胞損傷，從而改善了認知功能，此過程中涉及的具體分子信號轉導通路尚不清楚，有待進一步研究。

綜上所述，P2X7受體參與了大鼠認知功能障礙的形成，P2X7引起的炎癥反應可能是發生POCD的原因，給予右美托咪定可改善大鼠的術后認知功能，其作用可能與下調P2X7受體有關。