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背景:术后认知功能障碍(POCD)是指病人在麻醉手术后其认知功能出现了明显的破坏,可严重影响患者的生活质量甚至会发展为不可逆的认知损伤。肿瘤发病率逐年增加,需要手术治疗的肿瘤病人也日益增多。中枢炎症被认为是POCD的主要发病原因;同时,肿瘤与炎症的关系密切复杂。那么,肿瘤是否影响患者POCD的发生,其机制如何?这些问题尚不清楚。目的:明确荷瘤小鼠与正常小鼠相比,是否更容易发生POCD。探讨其机制是否与手术激活肿瘤募集在外周血和脾脏中的骨髓源性抑制细胞(MDSCs)进而分泌大量炎症因子造成中枢炎症有关。通过本研究,为荷瘤个体POCD的防治提供靶点,为POCD的发病机制研究提供新的思路。方法:第一部分:将2月龄成年雄性C57/B6(23-25g)小鼠随机分为对照组、手术组、肿瘤组及肿瘤+手术组。在小鼠右侧腋下接种小鼠来源的MC38或LLC肿瘤细胞悬液构建肿瘤模型。待肿瘤直径达0.8-1.0cm,需手术的两组小鼠在氟芬合剂麻醉下行胫骨骨折内固定手术。应用Morris水迷宫和新物体识别实验检测小鼠术后学习记忆能力。使用Western blot检测海马内PSD-95蛋白相对表达水平。第二部分:选择MC38和LLC细胞系荷瘤小鼠,采用流式液相多重蛋白定量技术(CBA)和ELISA检测各组小鼠血浆中IL-2,IL-4,IL-6,IFN-γ,TNF-α,IL-17A,IL-10和IL-1β的蛋白表达水平。海马内炎性因子的蛋白和m RNA表达水平分别采用Western blot、ELISA和RT-PCR法检测。应用免疫荧光染色Iba-1检测海马内小胶质细胞活化情况。使用Western blot检测海马内ZO-1蛋白相对表达水平。第三部分:选择LLC细胞系荷瘤小鼠,称量各组小鼠脾脏组织的重量。应用流式细胞分析法检测各组小鼠外周血和脾脏中MDSCs所占比例。通过腹腔注射Gr-1抗体中和小鼠体内MDSCs,应用ELISA法检测对照组、手术组、肿瘤+手术组、肿瘤+手术+Gr-1抗体组小鼠血浆和海马中TNF-α、IL-6和IL-1β蛋白表达水平,应用新物体识别实验检测MDSCs被中和后,荷瘤小鼠术后学习记忆能力。结果:第一部分:Morris水迷宫和新物体识别实验均提示,没有种植肿瘤的成年小鼠在胫骨骨折内固定手术后,学习和记忆能力未出现明显改变,但是MC38或LLC细胞系荷瘤小鼠术后的学习记忆能力相比对照组均明显下降,伴随突触完整性标志物PSD-95的表达减少。第二部分:通过对MC38和LLC细胞系荷瘤小鼠外周炎性因子的检测发现,术后48小时,单纯手术组小鼠IL-2,IL-4,IL-6,IFN-γ,TNF-α,IL-10和IL-1β的表达水平与对照组小鼠相比无显著差异,但两种荷瘤模型的肿瘤+手术组小鼠TNF-α、IL-6和IL-1β的表达水平均明显高于对照组小鼠,且海马中这三种炎性因子的变化趋势与外周血保持一致,伴随海马内紧密连接蛋白ZO-1可逆性降低。有趣的是,该时间点两种荷瘤模型小鼠海马中TNF-α、IL-6和IL-1β的m RNA水平在各组间无明显差异,免疫荧光检测提示小胶质细胞在各实验组小鼠中也未出现明显活化。第三部分:流式细胞分析发现,LLC细胞系荷瘤小鼠血液和脾脏组织内MDSCs比例较无瘤小鼠明显上升。手术可造成MDSCs在上述部位急性聚集(6h),术后48h MDSCs比例可恢复至术前水平。肿瘤+手术组小鼠术后48h时,血液和脾脏组织内MDSCs比例仍明显高于对照组。用Gr-1抗体消融外周MDSCs后,荷瘤小鼠术后48h外周血和海马中TNF-α、IL-6和IL-1β的表达水平较肿瘤+手术组小鼠明显降低,新物体识别实验提示MDSCs被中和的荷瘤小鼠的认知功能在手术后不再出现明显下降。结论:荷瘤小鼠更容易发生POCD。其机制可能与肿瘤在外周血和脾脏中长期募集大量MDSC,后者被手术激活后,释放出大量促炎因子,并通过破坏的血脑屏障进入中枢,导致中枢炎症有关。