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目的:本实验以D-半乳糖致衰老模型大鼠为研究对象,对比七氟烷吸入麻醉后衰老大鼠神经行为学、海马体积以及海马神经元细胞超微结构的改变,并进一步评价?7烟碱型乙酰胆碱受体(?7nAChR)激动剂及拮抗剂干预后的效应。旨在探索衰老大鼠七氟烷麻醉后,中枢?7nAChR调控对大鼠海马结构及认知功能改变的作用,从而为术后认知功能障碍(POCD)寻求更方便可靠的临床诊断依据。方法:本研究采用SPF级健康雄性4月龄SD大鼠72只,所有大鼠经颈背部皮下注射10%的D-半乳糖0.125 g/kg.d,连续6周,参照文献[1,2]构建衰老大鼠模型。建模后将大鼠随机分为4组:对照组(n=18)、七氟烷组(n=18)、?7nAChR激动剂组(n=18)、?7nAChR拮抗剂组(n=18)。对照组吸入运载气体(1 L/min O2+1 L/min air)6 h;七氟烷组吸入3.2%七氟烷+运载气体6 h;α7nAChR激动剂组单次腹腔注射?7nAChR激动剂(PNU-282987)5 mg/kg,24 h后处理同七氟烷组;α7nAChR拮抗剂组单次腹腔注射?7nAChR拮抗剂(MLA)3 mg/kg,24 h后处理同七氟烷组。上述各组大鼠麻醉苏醒后,按2 h、1 w、4 w分为三个亚组(n=6)进行后续实验:(1)Morris水迷宫实验评估大鼠学习记忆能力;(2)MRI颅脑扫描观察大鼠海马体积变化;(3)MRI扫描结束后立即行海马组织取材,透射电镜下观察海马组织细胞形态结构及相关突触形态变化。结果:1.一般情况:1)D-半乳糖造模期间大鼠情况:各组大鼠发育良好,体重无明显变化差异,注射期间无意外事件发生。2)吸入七氟烷麻醉期间,各组大鼠呼吸平稳、无明显发绀,且苏醒良好。2.Morris水迷宫实验结果:1)适应性训练:所有大鼠均具备游泳能力,无视力障碍或运动不能大鼠。2)定位航行试验:随着实验天数的增加,各组大鼠趋向式及直线式搜索策略逐渐增多,逃避潜伏期均呈缩短的趋势。第3、4、5天各组大鼠逃避潜伏期组间比较差异无统计学意义,提示各组大鼠经定位航行训练后均对平台形成了稳固的学习记忆能力。3)空间探索试验:(1)与对照组相比:七氟烷组大鼠苏醒后2 h的原平台、原平台象限和有效区域进入次数均明显减少(P<0.05),麻醉苏醒后1 w,七氟烷组大鼠原平台和原平台象限进入次数明显小于对照组(P<0.05);与对照组相比,?7nAChR激动剂组各时间点的差异均无统计学意义;?7nAChR拮抗剂组大鼠麻醉苏醒后2 h的原平台滞留时间、原平台进入次数和有效区域进入次数均明显小于对照组(P<0.05),麻醉苏醒后1 w的原平台滞留时间及原平台进入次数较对照组均减小(P<0.05)。(2)与七氟烷组相比:麻醉苏醒后2 h,?7nAChR激动剂组原平台和原平台象限进入次数明显增加(P<0.05),麻醉苏醒后1 w,原平台滞留时间、原平台进入次数、有效区域进入次数和原平台象限进入次数均明显增加(P<0.05);而?7nAChR拮抗组麻醉苏醒后2 h上述指标较七氟烷组有下降趋势。麻醉苏醒后4 w,各组之间各观察指标均无明显差异。3.MRI影像学结果:本研究对各组大鼠颅脑进行MRI扫描,并对左侧海马体积(LHV)、左侧最大海马长度(LHL)、左侧最大海马宽度(LHW)、右侧海马体积(RHV)、右侧最大海马长度(RHL)、右侧最大海马宽度(RHW)的MRI扫描结果进行统计分析。1)MRI实测各指标结果:(1)与对照组比较:七氟烷组大鼠麻醉苏醒后2 h,RHV、LHV和RHL明显减小(P<0.05),七氟烷组大鼠麻醉苏醒后1 w,RHV、LHV和RHW明显减小(P<0.05);?7nAChR激动剂组麻醉苏醒后2 h,RHV、RHW、LHW明显减小,?7nAChR激动剂组麻醉苏醒后1 w,LHV显著减小(P<0.05);?7nAChR拮抗剂组麻醉苏醒后2 h,LHV明显减小,且麻醉苏醒后1 w,RHV、LHV亦明显减小(P<0.05)。(2)与七氟烷组比较:?7nAChR激动剂组大鼠麻醉苏醒后2h,RHL明显增大,而麻醉苏醒后1 w的RHV明显增大(P<0.05);?7nAChR拮抗剂麻醉苏醒后2 h,RHV明显增大(P<0.05),麻醉苏醒后1 w,RHW明显减小(P<0.05)。2)MRI各指标标准化结果(‰):麻醉苏醒后2 h,七氟烷组RHV/BV明显小于对照组,?7nAChR激动剂组及拮抗剂组RHW/BW明显小于对照组(P<0.05);麻醉苏醒后1 w,?7nAChR激动剂组LHV/BV明显小于其余三组(P<0.05),七氟烷组RHW/BW明显大于其余三组,LHW/BW大于对照组及?7nAChR激动剂组(P<0.05)。4.大鼠海马超微结构观察结果示:七氟烷麻醉苏醒后2 h,七氟烷组、α7nAChR激动剂和α7nAChR拮抗剂组大鼠海马部分神经元细胞及细胞间质均出现水肿,水肿严重程度为:α7nAChR拮抗剂组>七氟烷组>α7nAChR激动剂组。α7nAChR拮抗剂组线粒体高倍镜下可见明显水肿、空泡状改变,其他各组线粒体未见明显改变;麻醉后1w,七氟烷组、α7nAChR拮抗剂组海马神经元细胞及间隙水肿液较前明显增多,而α7nAChR激动剂组较前相比未见明显加重;麻醉后4 w,α7nAChR拮抗剂组海马神经元细胞及间隙水肿液进行性增多,海马神经元细胞结构紊乱不清,且破坏程度明显加重。结论:1.D-半乳糖致衰老模型大鼠吸入3.2%七氟烷后,可较短时间内引起大鼠认知功能的损害,而MRI测量海马体积可作为认知功能障碍诊断及恢复效果判断的辅助检查方法。2.海马超微结构改变可能是七氟烷引起认知功能障碍的病理学基础,透射电镜可作为判断海马神经元损伤及修复过程的实验检查手段。3.α7nAChR激动剂可一定程度上改善七氟烷麻醉后引起的认知功能损害,可以作为POCD潜在的防治药物进行更深入的研究。