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背景与目的术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction,POCD)是指术前无精神障碍的病人,受多种因素的影响,在麻醉及手术后数天至数周出现认知能力减退、焦虑、记忆受损、语言理解能力和社会融合能力减退为临床特点的并发症,易发生于老年人。近年来尽管医疗技术水平的提高使围术期的死亡率和并发症大大降低,但POCD的发生率却居高不下,引起了临床上的广泛关注,然相关因素的确切影响及其分子机制仍未知。以往的研究认为老龄是POCD发生的确定危险因素,同时,越来越多的研究表明,麻醉药和手术成为POCD发生最密切关联的两大因素。而目前的研究认为海马胆碱能神经元的损伤是认知功能受损害的形态学基础,ChAT是生成乙酰胆碱的限速酶,常作为研究胆碱能神经元的特殊标志。在中枢神经系统损伤的研究中,细胞凋亡导致的神经元数量减少已作为包括阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)在内的多种神经退行性疾病认知功能减退的可能基础,作为细胞凋亡的研究,近年来,人们逐渐认识到线粒体可能是调控细胞凋亡的中心,线粒体Cyt.C释放到胞浆是线粒体凋亡途径的主要特征。基于上述理由,我们推测在老龄后中枢胆碱能神经系统退行性变的基础上,异氟醚或手术通过经典的线粒体凋亡信号通路诱导海马神经细胞凋亡,损伤中枢胆碱能神经系统,进而引发POCD,这正是本研究立题的目的所在。本研究采用Morris水迷宫实验、免疫组化、反转录聚合酶链式反应(reverse transcriptase polymerase chain reactio,RT-PCR)、蛋白质印记(Western blot)等技术和方法,通过检测海马神经元胆碱乙酰转移酶(Choline acetyltransferase,ChAT)和胞浆内细胞色素C(Cytochrome C,Cyt.C)的表达水平变化、大鼠空间学习记忆能力的改变,探讨POCD发生的确切原因和可能机制。方法实验分三部分:健康雄性老龄SD大鼠103只,年龄20月龄,体重500g～600g,随机分为4组,对照组(C组)、0.75%异氟醚麻醉组(I1组)、1.5%异氟醚麻醉组(I2组)和手术组(O组)。C组吸入30%氧气2 h(n=16); I1组吸入0.75%异氟醚和30%氧气2 h(n=29);I2组吸入1.5%异氟醚和30%氧气2 h(n=29); O组吸入1.5%异氟醚和30%氧气2 h,并实施腹部手术(n=29)。在麻醉和手术中,维持动脉血氧饱和度≥95%,体温37.8℃～38.7℃,各组随机抽取5只大鼠在0.5、1、1.5 h时间点取动脉血样0.3ml,采用ABL700血气分析仪行血气分析,其后脱离实验。1、异氟醚与手术对老龄大鼠认知功能的影响麻醉结束后或术后24 h进行Morris水迷宫实验,测定认知功能。2、异氟醚与手术对老龄大鼠海马ChAT表达的影响麻醉结束后或术后24 h 10%水合氯醛腹腔麻醉成功后,取脑并分离海马,免疫组化法和RT-PCR法检测ChAT的表达。3、异氟醚与手术对老龄大鼠海马胞浆内Cyt.C表达的影响麻醉结束后或术后24 h 10%水合氯醛腹腔麻醉成功后,取脑并分离海马,免疫组化法和Western blot法检测Cyt.C的表达。结果1、实验动物的一般情况异氟醚麻醉或手术中生命体征平稳,大鼠口唇及肢端部位红润,无体动、低血压、呼吸抑制和缺氧征象出现,说明麻醉效果满意。同时,各组大鼠间天龄、体重、游泳速度、麻醉或手术中血氧饱和度和血气分析各项指标差异无统计学性意义(P>0.05),排除了相关因素对认知功能改变的干扰。2、老龄大鼠认知功能的改变2.1定位航行试验结果显示,各组大鼠随着训练天数的增加,逃避潜伏期缩短,说明逐渐产生学习记忆;与C组比较,I1组、I2组和O组老龄大鼠2d～5d逃避潜伏期延长(p<0.05),学习曲线后移,至第四天渐趋稳定,而C组第3天趋于稳定;与I2组比较,O组4d～5d逃避潜伏期延长(P<0.05);I1组和I2组之间差异无统计学意义(P>0.05)。2.2空间探索试验结果显示,与C组比较,I1组、I2组和O组老龄大鼠停留原平台象限时间和穿越原平台次数减少(p<0.05);与I2组比较,O组4d～5d停留原平台象限时间减少(P<0.05);I1组和I2组之间差异无统计学意义(P>0.05)。3、海马ChAT表达水平的改变与C组比较,I1组、I2组和O组海马ChAT的转录水平降低(p<0.05),蛋白的表达水平也降低(p<0.05);I1组和I2组之间无显著性差异(P>0.05);与I2组比较,O组海马ChAT表达水平降低(p<0.05)。4、海马胞浆Cyt.C表达水平的改变与C组比较,I1组、I2组和O组海马胞浆Cyt.C蛋白的表达水平增多(p<0.05);与I1组比较,I2组海马胞浆Cyt.C蛋白的表达水平增多(p<0.05);与I2组比较,O组海马胞浆Cyt.C蛋白的表达水平增多(p<0.05)。结论1、通过Morris水迷宫实验,证实异氟醚麻醉可导致老龄大鼠的早期认知功能减退,但无本研究范围内浓度差异,联合手术操作可加重此种损伤。2、异氟醚与手术可引起海马神经元ChAT表达减少和胞浆内Cyt.C表达增多,并且这种表达水平变化与老龄大鼠早期认知能力减退形成规律一致,提示麻醉与手术在老龄大鼠中枢胆碱能神经系统发生退行性改变的基础上,可能诱导海马神经元凋亡的发生,损伤海马胆碱能神经系统,进而引发老龄大鼠认知功能减退。