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每年全世界有超过1亿人接受手术治疗,其中150万为婴幼儿,大部分手术是在全麻下进行。婴幼儿处于脑发育的关键时期,手术和全身麻醉是否会影响智力发育,是婴幼儿亲属和临床医生们一直以来十分关心的问题。
婴幼儿处于脑发育的关键时期,也称为突触形成期,此时大脑生长迅速,全脑已分化的神经元细胞加速形成新的树突以便为建立新的突触连接提供作用表面。而不同种类的哺乳动物脑发育的突触形成期也不相同,有研究表明人类大脑的突触形成期大约从胚胎的末三个月起至出生后2~3岁。在这个时期,神经系统的可塑性很大,容易受到内外环境的影响。
全麻药物均可产生镇静、催眠和抗惊厥作用。现在所使用的全麻药物有两种作用机制:一种是NMDA受体阻断剂,另一类是GABAA受体激动剂。在临床麻醉过程中,氯胺酮、咪唑安定和异氟醚等均为常用药物。在既往的二十年中,大量的文献报道,异氟醚在心脑缺血/再灌注损伤时均具有心脑保护作用。然而,近年来陆续有文献报道氯胺酮和异氟醚等药物具有细胞毒性,单独或联合使用可诱发哺乳动物未发育成熟大脑神经元出现广泛凋亡。酒精既是NMDA受体阻滞剂,又可激动GABAA受体,可诱导发育中大脑神经元显著凋亡并导致胎儿酒精综合症,一般表现为智力发育迟滞、学习能力下降和小头畸形。目前,已有确凿证据表明异氟醚具有细胞毒性,可诱发新生大鼠或小鼠神经元凋亡。已知细胞发育动力学包括细胞凋亡、增殖、分化、迁移等几个方面。异氟醚对新生大鼠神经元增殖、分化、迁移等细胞发育动力学的几个环节有无影响,其影响是否存在浓度相关性,文献尚无报道。因此,本研究立足于此,通过使用新生大鼠建立异氟醚麻醉模型。一方面,通过形态学方法观察不同浓度异氟醚对新生大鼠神经元凋亡增殖的影响;另一方面,通过整体动物行为学方法观察不同浓度异氟醚对新生大鼠学习记忆能力的影响。
1.实验方法
1.1实验分组
试验采用随机区组化设计,选取新生第7天SD大鼠5窝,窝内随机分为3组:Con组、0.2%iso组及1%iso组。每组新生大鼠放入麻醉箱中,持续吸入异氟醚、30%氧气6小时。每窝新生大鼠每组中随机选取1只在麻醉完毕2小时后取脑组织,行冰冻切片,通过免疫组化方法检测海马CA1区神经元凋亡情况;每窝新生大鼠每组随机选取1只在接受麻醉前腹腔注射溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu)100mg/kg对增殖细胞进行标记,每日1次,连续3日,于第10日取脑组织,行冰冻切片,通过免疫组化方法检测海马齿状回神经元增殖情况;每窝新生大鼠每组2只,共30只,第28天开始使用Morris水迷宫检测幼年期空间学习记忆能力。
1.2检测指标
(1)通过免疫组化方法检测新生大鼠海马CA1区caspase-3阳性神经元数目。
(2)通过免疫组化方法检测新生大鼠海马齿状回Brdu标记阳性细胞数目。
(3)在大鼠第28天以Morris水迷宫方法检测学习记忆功能的发育,记录逃避潜伏期,跨越平台次数及平台所在象限逗留时间。
2.统计学方法
本研究采用完全随机化设计,应用SPSS16.0统计软件,计量资料均以均数±标准差(x-±s)表示,数据采用单因素方差分析法进行统计,以P<0.05作为差异有统计学意义。
3.实验结果
(1)1%iso组新生大鼠海马CA1区神经元凋亡数目较对照组增多,0.2%iso组与对照组无明显差异。
(2)1%iso组新生大鼠海马齿状回神经细胞增殖数量较对照组减少,0.2%iso组与对照组无明显差异。
(3)1%iso组新生大鼠在幼年期Morris水迷宫试验中表现与对照组相比,逃避潜伏期延长,跨越平台次数减少,逗留时间缩短;而0.2%iso组与对照组无明显差异。
4.结论
(1)长时间持续吸入较高浓度异氟醚可诱发新生大鼠海马神经元凋亡,低浓度异氟醚未能诱发神经元出现明显凋亡。
(2)长时间持续吸入较高浓度异氟醚抑制新生大鼠海马神经元增殖,低浓度异氟醚无明显抑制作用。
(3)长时间持续吸入较高浓度异氟醚可导致幼年期空间学习记忆能力下降;低浓度异氟醚对幼年期空间学习记忆能力无明显影响。