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背景术后认知功能障碍(POCD)是麻醉/手术后出现记忆力下降、注意力不能集中等认知功能下降的现象,影响患者生活质量,增加死亡率,但其机制不明。肠道菌群-肠-脑轴是指肠道和脑通过神经,内分泌以及免疫途径实现脑和肠的双向通讯和功能调节。肠脑轴与多种疾病相关,如自闭症,抑郁等,其中菌群失调引起的色氨酸代谢是肠脑轴发挥作用的重要途径。围术期手术本身、抗生素等都被证明能够显著影响肠道菌群,而且已证实大手术后更加容易引起肠道菌群紊乱,这与POCD的临床现状相符合。因此,本课题想探究麻醉/手术后肠脑轴介导POCD发生的机制。方法选取18月龄雄鼠,于异氟醚麻醉下行胫骨骨折内固定术,术后第三天进行Morris水迷宫实验,检测其学习和记忆能力。并取其粪便检测肠道菌群,取血和回肠末端肠组织检测色氨酸代谢途径中关键酶和代谢产物[吲哚胺2,3双加氧酶(IDO)、犬尿氨酸(KYN)等]。然后分别给予复合抗生素,益生菌,L-kyn以及吲哚胺2,3双加氧酶(IDO)抑制剂(1-MT)预处理后手术,再次进行Morris水迷宫实验,并检测上述指标。结果Morris水迷宫结果显示,手术组和对照组比较,潜伏期和目标象限所在时间比例有明显差异(p<0.05),即手术引起老年小鼠学习和记忆能力损伤。16SrDNA测序显示肠道菌群发生明显改变,表明手术会引起老年小鼠肠道菌群失调;同时回肠末端吲哚胺2,3双加氧酶(IDO)表达增高;血中KYN含量增加。直接腹腔注射L-kyn后,高剂量组(20mg/kg)相比对照组,潜伏期和目标象限所在时间有明显差异(P<0.05),表明血中KYN的升高可以损伤老年小鼠的空间参考记忆。给予复合抗生素和益生菌后,可以减轻肠道菌群失调,降低IDO酶的表达以及血中KYN的含量;行为学表现上,潜伏期降低以及在目标象限时间比例增加,从而减轻手术引起学习和记忆能力的损伤。抑制剂1-MT通过降低IDO酶的表达,从而降低血中KYN含量,减轻手术引起的老年小鼠的空间参考记忆的损伤。结论麻醉手术可以导致老年小鼠肠道菌群失调,引起肠道中吲哚胺2,3双加氧酶(IDO)表达升高,从而引起血中下游犬尿氨酸(KYN)含量增加,引起学习和记忆能力损伤。通过给予复合抗生素和益生菌调节肠道菌群失调以及应用IDO抑制剂都减轻手术引起的小鼠学习和记忆的损伤。