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目的:术后认知功能障碍(Postoperation cognitive dysfunction,POCD)是一种常发生于老年患者术后的并发症,指患者在手术及麻醉后出现的认知功能下降。尽管POCD的病理生理学机制尚且不明确,但越来越多的研究认为年龄已经成为POCD重要且独立的危险因素。POCD的发病机制目前并不清楚,但近年来越来越多的研究证实POCD与神经炎症反应密切相关。小胶质细胞作为中枢神经系统(CNS)中的重要组成部分,是中枢神经系统中的免疫防线。中枢神经系统的小胶质细胞活化是异质性的,根据激活的表型,激活的小胶质细胞发挥双重作用,小胶质细胞可以产生细胞毒性(M1表型)或神经保护作用(M2表型)。小胶质细胞可以通过LPS或者干扰素γ诱发M1表型,表达炎性细胞因子产物。M2表型可释放抗炎细胞因子,增强神经营养介质的产生。小胶质细胞的活化需要严格调控,以限制细胞因子的产生和抑制神经炎症反应。C-X3-C motif趋化因子配体1(CX3CL1)在神经元上表达,被认为是通过与其受体的相互作用来调节小胶质细胞功能。CX3CL1通过降低神经毒性,抑制小胶质细胞活化,促进神经保护可溶性因子(如腺苷)的释放,具有神经保护作用。免疫调节miRNA的增加可能会导致小胶质细胞的失调和炎症的增强。这些miRNA对多个靶基因以及多个传导通路具有显著的调控作用。miRNA能够通过靶向CX3CL1调控炎症反应过程而在学习记忆中发挥作用。本研究探讨了与年龄相关手术所致认知功能障碍和神经炎症反应的潜在作用;探讨小胶质细胞M2型极化在老年鼠术后认知功能障碍的作用;探讨了CX3CL1-CX3CR1信号通路参与小胶质细胞M2极化对手术所致认知缺陷和神经炎症中的作用以及探究microRNA-29b-3p调控神经元CX3CL1 mRNA的影响小胶质细胞功能的机制。方法:第一部分:小胶质细胞M2极化在老年鼠术后认知功能障碍及海马区炎性因子表达的作用成年和老年SD雄性大鼠行部分肝切除术或部分肝切除术后小脑延髓池注射抗炎因子IL-4。术后第1、3、7天,对大鼠进行Morris水迷宫翻转实验。检测海马区相关促炎因子IL-1β、IL-6、抗炎因子IL-4和IL-4受体(IL-4R),脑源性神经营养因子(BDNF)、电离钙结合适配器分子1(Iba-1),小胶质细胞M2表型标记Arg1。第二部分:CX3CL1-CX3CR1信号通路参与小胶质细胞M2极化对老年鼠术后认知功能障碍的作用成年和老年SD雄性大鼠行部分肝切除术或部分肝切除术后侧脑室灌注CX3CL1。术后第3、7、14天进行旷场试验和Morris水迷宫探索试验。检测海马区相关IL-1β、CX3CL1、CX3CR1、BDNF蛋白水平,免疫组织化学测定海马CA1区Iba-1的表达水平、PCR测定小胶质细胞M2表型标记物Arg1。HAPI细胞LPS处理后进行外源CX3CL1处理,检测炎性因子IL-1β和M2表型标记物Arg1的表达水平。第三部分:microRNA-29b-3p通过调控神经元CX3CL1 mRNA影响术后认知功能及海马区炎性因子表达利用细胞实验证实miR-29b-3p对CX3CL1的作用。在HT22细胞中,加入miR-29b-3p的mimics和inhibitor,通过PCR检测miR-29b-3p和CX3CL1的表达情况。动物实验证实体外注射miR-29b-3p的mimics和inhibitor,通过Real-time PCR、Western blot检测各组小鼠海马组织中CX3CL1的表达,以及炎症因子的表达。结果:第一部分:小胶质细胞M2极化在老年鼠术后认知功能及海马区炎性因子表达的作用年龄加剧了术后第1天和第3天手术诱发的认知功能障碍和神经炎症反应。抗炎细胞因子IL-4和BDNF水平也相应下降。注射IL-4可促使小胶质细胞向M2型极化,表现为Iba-1表达下降,Arg1表达增加。同时注射抗炎因子可以下调促炎细胞因子(如IL-1β和IL-6)的表达、增加脑源性神经营养因子的表达水平和改善行为学表现。第二部分:CX3CL1-CX3CR1信号通路参与小胶质细胞M2极化对老年鼠术后认知功能障碍的作用手术后,年龄加重了认知障碍和神经炎症。手术后CX3CL1和CX3CR1蛋白的减少伴随着小胶质细胞活化的增加。Arg1和BDNF水平也相应下降。外源注射CX3CL1可降低促炎细胞因子表达,增加脑内BDNF和Arg1水平,改善行为学表现。LPS处理小胶质细胞后,促炎因子IL-1β增加。外源性CX3CL1处理后,小胶质细胞向M2型小胶质细胞分化,IL-1β水平明显降低,Arg1的表达明显升高。第三部分:microRNA-29b-3p通过调控神经元CX3CL1 mRNA对小胶质细胞M2极化的作用手术后老年鼠的miR-29b-3p表达增加,在HT22细胞中,过表达miR-29b-3p可下调CX3CL1的表达,抑制miR-29b-3p可上调CX3CL1的表达。在体实验验证,miR-29b-3p可以调控CX3CL1蛋白表达水平,侧脑室注射miR-29b-3p mimics使老年鼠海马区CX3CL1减少,促炎因子IL-1β增加,相反,侧脑室注射miR-29b-3p inhibitor使老年鼠海马区CX3CL1增加,促炎因子IL-1β减少。结论:1.随着年龄的增长,IL-4表达的减少加重了手术引起的认知功能障碍及神经炎症反应。IL-4通过增强BDNF表达、抑制小胶质细胞的活化和减少促炎细胞因子的相关产生改善认知功能。2.手术导致CX3CL1和CX3CR1表达的减少加重了老鼠术后认知功能缺损和神经炎症反应。外源注射CX3CL1,促进小胶质细胞M2型极化和减少促炎细胞因子的相关产生改善认知功能。3.手术导致microRNA-29b-3p表达增加。过表达miR-29b-3p可下调CX3CL1的表达,抑制miR-29b-3p可上调CX3CL1的表达。抑制MicroRNA-29-3p可以调控CX3CL1 mRNA表达上调促进小胶质细胞M2极化,减少促炎细胞因子的产生。