异氟烷麻醉引发术后认知障碍的新机制：Cdk5通路激活致高尔基体碎片化

Postoperative cognitive dysfunction (POCD)may decrease quality of life and increase mortality. It is crucial to find an effective prevention and treatment. Neurotoxicity of Isoflurane is the hotspot to study the pathogenesis of POCD. Golgi fragmentation is involved in neurodegeneration which can be induced by Cdk5 pathway activation. Recent studies show that golgi fragmentation can be reversed by Cdk5 antagonists and become a new target for the prevention and treatment of neurodegenerative diseases. Results of our previous study proved that isoflurane may induce golgi fragmentation and Cdk5 pathway protein P25 activation. However, it is not reported whether golgi fragmentation can mediate POCD. So we hypothesis golgi fragmentation induced by Cdk5 activation mediates POCD, which offers new ideas for effective prevention and therapy for POCD.

术后认知障碍（POCD）降低患者的生存质量并增加死亡率，丞待探寻有效的防治措施。异氟烷的神经毒性是研究POCD发病机制的热点。Cdk5通路激活可导致高尔基体碎片化，而高尔基体碎片化是许多神经变性疾病的共同病理进程。最近的研究表明，高尔基体碎片化可被Cdk5拮抗剂逆转并成为防治神经变性疾病的新靶点。我们的前期工作表明，异氟烷处理可引起Cdk5通路蛋白P25表达增加和神经元高尔基体碎片化。然而，POCD发生、发展是否与Cdk5通路激活引起高尔基体碎片化相关，目前尚未见报道。由此我们提出假说：异氟烷麻醉激活Cdk5通路导致高尔基体碎片化而诱发POCD。本课题拟将Cdk5通路激活导致高尔基体碎片化作为切入点，通过在体和离体实验探讨高尔基体碎片化与POCD的相关性，为探寻防治POCD的治疗靶点提供新思路。

异氟烷是常用的吸入全身麻醉药。异氟烷麻醉损害老年人的学习和记忆能力。细胞周期素依赖蛋白激酶5（cyclin-dependent kinase 5，Cdk5）过度激活会导致高尔基体碎片化增加，影响蛋白的加工与运输，进而影响突触可塑性、突触生长，甚至导致神经元死亡。高尔基体碎片化和Cdk5过度激活是许多神经退行性疾病的发病机制。本实验拟应用在体和立体实验，观察异氟烷是否通过Cdk5的过度激活和高尔基体碎片化引起神经元损伤和认知损害，探索异氟烷神经毒性作用的分子机制和有效的预防方法。.离体实验中，应用初生大鼠海马神经元观察暴露于2%异氟烷前30 min给予Cdk5抑制剂roscovitine对神经元存活率，高尔基体形态变化，和Cdk5活性的改变的改善作用。结果发现异氟烷处理6 h后，Cdk5活性升高，高尔基体碎片化发生率增加，同时神经元存活率下降。Cdk5抑制剂roscovitine预处理可改善高尔基体碎片化，提高神经元存活率。.在体实验中，观察腹腔注射10 mg/kg的roscovitine，对16月C57BL/6J小鼠吸入异氟烷对高尔基体碎片化、学习记忆能力的保护作用，通过检测Cdk5活性的变化，Cdk5，p35，p25蛋白量的变化，探讨预防异氟烷引起认知损害的机制和有效预防方法。结果发现异氟烷暴露后老年小鼠海马组织神经元高尔基体碎片化发生率增加，Cdk5活性升高，小鼠学习记忆能力受损。Cdk5抑制剂roscovitine可以减轻异氟烷引起的高尔基体碎片化增加，并且可以改善小鼠的学习记忆能力。并且异氟烷暴露使p35的剪接体p25蛋白表达量增加，可能是引起cdk5激活的原因。..关键结论和科学意义：.1.异氟烷暴露导致神经元高尔基碎片化增加，神经元存活率下降。.2. 异氟烷暴露可引起Cdk5过度激活，是导致高尔基体碎片化增加的重要原因。.3. Cdk5抑制剂roscovitine预处理可降低高尔基体碎片化发生率，减轻异氟烷神经毒性，改善学习记忆能力。.该课题为探讨了异氟烷引起术后认知障碍的分子机制，发现Cdk5抑制剂roscovitine预处理可能成为预防异氟烷相关术后认知损害的有效方法。