术后外周血HMGB1升高与认知功能障碍的关系及其机制研究

Postoperative cognitive dysfunction (POCD) is a common complication among elderly patients following surgery, without good preventive and therapeutic strategies. We found that increased level of serum HMGB1 was closely associated with POCD at aged rats after surgery. But the underlying mechanism of POCD induced by increased serum HMGB1 and the relationship of serum HMGB1 to POCD in elderly patients are obscure. Here we will investigate (1) the effects of different surgical types on the serum level of HMGB1 and the relationship between the level of serum HMGB1 and POCD at aged rats; (2) the effects of different surgical types on the serum level of HMGB1 and the relationship between the level of serum HMGB1 and POCD at aged patients; (3) the signal mechanism of increased serum HMGB1through blood-brain barrier; (4) the effects and underlying mechanism of increased serum HMGB1 on the neurons induced from the iPSCs of aged patients, and the effects of dementia-related genes on the neuron damage induced by HMGB1. These data will be useful for investigating the preventive and therapeutic strategies of POCD targeted at serum HMGB1.

术后认知功能障碍(POCD)是老年患者术后常见并发症，目前仍无针对性强的预防和治疗措施。我们前期研究发现老年大鼠脾脏切除术后外周血HMGB1水平升高, 而且高水平的HMGB1与POCD密切相关，但其具体机制和临床相关性仍不清楚。本课题将研究：1）手术类型对老年大鼠术后外周血HMGB1水平的影响及其与POCD的关系；2）手术类型对老年患者术后外周血HMGB1水平的影响及其与POCD的关系；3）外周血HMGB1信号透过血脑屏障的机制；4）外周血HMGB1对不同老年病人来源的神经元（用iPSCs诱导分化）的影响及其机制，进一步明确老年病人基因因素在HMGB1诱导的神经元损伤中的作用。这些结果有望为进一步探索针对外周血HMGB1的POCD预防和治疗措施提供依据。

本项目检测了老年大鼠和老年患者腹部手术后外周血中HMGB1的改变及其与POCD的关系，并进一步在老年大鼠中检测了术后外周血HMGB1升高导致POCD的机制。另外，本项目还筛选了POCD和非POCD老年患者的外周血浆差异蛋白，并初步探索了其神经元毒性作用；LPS预处理的小鼠在POCD研究中替代老年小鼠作为模型动物的可能性；术前认知干预对老年患者腹部手术后POCD的预防作用。发现：1. 不同的腹部手术都可导致老年大鼠和老年患者腹部手术后外周血中HMGB1水平升高，HMGB1水平的高低与POCD程度正相关，用单克隆抗体中和外周血的HMGB1可显著减轻老年大鼠术后的认知损伤。2. 在老年大鼠中术后外周血的HMGB1可直接透过血脑屏障，诱导神经炎症和程序性坏死、降低记忆相关蛋白NMDAR和p-CREB的表达，但不会诱导脑内神经元HMGB1的胞核胞浆转位。3. 成年小鼠LPS单次腹腔注射（8 mg/kg）后存活5天是POCD研究比较好的模型动物，能较好的替代老年小鼠。4. 从iTRAQ数据中挑选出了与老年患者POCD发生相关的17个外周血浆蛋白，并检测了人工合成的8个蛋白对培养的原代大鼠海马神经元的影响，发现C9在生理条件和H2O2处理都有毒性作用； SLPI在生理条件下毒性作用不明显,但在H2O2处理能加重神经元损伤；SOD3在生理条件下对神经元无显著影响，但保护H2O2处理的神经元。 5. 术前认知干预可显著防治老年患者腹部手术后POCD。这些结果为进一步探索POCD的防治提供了重要依据。