Ibrain | 七氟醚在基于皮层小胶质细胞激活的老年大鼠认知功能中的作用研究
作者：Jun-Jie Zhou, Chao Zhang, Xin-Xin Yang, Xiao-Xi Zhang, Nai-Xin Zhang, Xu Fang, Yu-Hang Zhu, De-Xing Liu, Shan Xu, Mei-Qi Xu, Zhao-Qiong Zhu
术后认知功能障碍（POCD）是一种以麻醉和手术后学习能力下降和记忆力下降为特征的常见并发症。POCD的特征是进行性记忆减退、意识改变、人格改变或执行功能退化，多见于老年患者麻醉后。衰老是认知功能障碍的独立危险因素，大多数神经退行性疾病主要发生在老年人群中，动物研究表明，七氟醚诱导的毒性会引起大鼠海马神经元的凋亡，并导致老年大鼠的认知缺陷。来自动物和人类研究的大量数据表明，手术或麻醉引起的神经炎症在POCD的病理生理机制中起关键作用。尽管对POCD的研究如火如荼，但其潜在发病机制仍无定论。
在本研究中，研究人员使用D-半乳糖诱导衰老大鼠模型观察老年大鼠吸入七氟醚后前额叶皮层（PFC）小胶质细胞的活化和表达情况，探讨七氟醚诱发POCD的可能病理机制，为研究、预防和治疗POCD提供参考。
图1 衰老大鼠模型建立示意图
研究人员通过莫里斯水迷宫试验发现，相比于对照组，衰老大鼠模型在七氟醚干预后运动轨迹更混乱，出现认知功能障碍，学习和工作记忆明显降低。Iba-1是小胶质细胞的特异性标志物，IHC结果显示，与对照组相比，七氟醚处理后的大鼠Iba-1阳性细胞数显著增加，形态发生改变，提示七氟醚可激活大鼠PFC中的小胶质细胞。
通常情况下，激活的小胶质细胞可以根据环境发生M1或M2极化。M1是一种促炎表型，iNOS是M1型极化的标志物，具有杀灭病原体的能力。同时，它破坏神经元组织结构的完整性和功能稳定性，加重神经元损伤。M2是抗炎表型，ARG1是M2的标志物，能促进细胞增殖和组织修复，起到保护和恢复神经元的作用。研究人员通过Western blot实验也得到了与IHC相同的结果，七氟醚处理后大鼠皮质中Iba-1蛋白的表达增加，此外，iNOS、IL-1β、TNF-α蛋白表达显著上调，而ARG1蛋白表达显著下调，提示七氟醚可引起中枢神经系统炎症，这可能与七氟醚引起大鼠学习和工作记忆能力下降有关。随后，研究人员通过ELISA检测iNOS、ARG1、炎症因子IL-1β和TNF-α的表达发现，七氟醚可增加外周炎症因子水平，iNOS、IL-1β、TNF-α含量显著升高，ARG1含量显著降低。
通常情况下，激活的小胶质细胞可以根据环境发生M1或M2极化。M1是一种促炎表型，iNOS是M1型极化的标志物，具有杀灭病原体的能力。同时，它破坏神经元组织结构的完整性和功能稳定性，加重神经元损伤。M2是抗炎表型，ARG1是M2的标志物，能促进细胞增殖和组织修复，起到保护和恢复神经元的作用。研究人员通过Western blot实验也得到了与IHC相同的结果，七氟醚处理后大鼠皮质中Iba-1蛋白的表达增加，此外，iNOS、IL-1β、TNF-α蛋白表达显著上调，而ARG1蛋白表达显著下调，提示七氟醚可引起中枢神经系统炎症，这可能与七氟醚引起大鼠学习和工作记忆能力下降有关。随后，研究人员通过ELISA检测iNOS、ARG1、炎症因子IL-1β和TNF-α的表达发现，七氟醚可增加外周炎症因子水平，iNOS、IL-1β、TNF-α含量显著升高，ARG1含量显著降低。
随后，研究人员进一步使用Pearson分析了各组指标之间的相关性。结果显示，Iba-1、iNOS、IL-1β、TNF-α的表达水平与实验大鼠的逃逸潜伏期呈正相关，与穿越原平台的次数呈负相关，而ARG1的表达与实验大鼠的逃逸潜伏期呈负相关，与穿越原平台的次数呈正相关。进一步提示七氟醚可诱导小胶质细胞活化并转为M1型，释放炎症因子并损伤神经元，最后影响认知功能。
综上所述，小胶质细胞对细胞活化的影响在大鼠认知障碍中起关键作用，七氟醚对衰老模型大鼠认知功能的影响可能与大鼠PFC中小胶质细胞的M1/M2极化有关。因此，本文为小胶质细胞在POCD机制中的研究提供了新的思路。
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关于Ibrain
Ibrain是科研和教育领域的全球领导者——Wiley公司出版发行的、由遵义医科大学附属医院主办的神经科学领域的英文开放获取期刊。该期刊出版关于脑功能、脑网络、脑结构和脑成像的前沿研究，为神经科学家提供基础和转化医学以及临床实践的交流平台。Ibrain主编由四川大学华西医院神经疾病研究室主任王廷华教授和南澳大利亚大学Xin-Fu Zhou教授担任。
期刊发表范围和主题：
Ibrain对脑、脊髓和神经疾病相关的主题感兴趣，包括但不限于临床医学、分子诊断、表观遗传学/遗传学、细胞生物学、药物发现、进化医学、纳米技术和人工智能。该期刊聚焦临床和实验研究进展，为脑、脊髓和神经疾病提供表征、致病机制、诊断、治疗、医疗创新和技术。
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撰写 | Imperio
校对和改编 | Liulin Xiong, Tina
排版 | カニ
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