孕酮通过孕酮受体对新生鼠七氟醚神经发育毒性的保护作用及机制研究

Millions of newborns or infants received general anesthesia worldwide every year, with sevoflurane being one of the important anaesthetics. However, FDA recently issued a warning: repeated or lengthy use of general anesthetic and sedation drugs during surgeries or procedures in children younger than 3 years or in pregnant women during their third trimester may affect the development of children’s brains. In previous young animal experiment, repeated or lengthy (>3h) use of sevoflurane would increase the apoptosis of neurons and lead to long-term cognitive dysfunction. Similar evidence has also been found in human infant trials. Progesterone, a kind of prescription drug, has been shown to own neuroprotective effects in a various neurological injuries. Therefore, we propose the following hypothesis: progesterone may have protective effect on the neurodevelopment of neonatal rats undergoing repeated or lengthy use of sevoflurane. Progesterone receptor may play an important role and there may be gender differences. We will verify the hypothesis through a series of experiments, and explore the downstream signal transduction pathway of progesterone receptor and the role of microglia and astrocytes in the effect of progesterone neuroprotection. This study is expected to improve neurodevelopmental outcomes of infants receiving repeated or lengthy use of sevoflurane, and provide intervention targets for prevention and treatment of sevoflurane neurotoxicity.

全球每年有上千万新生儿或婴幼儿接受全身麻醉，七氟醚是重要的全麻药物之一。然而近日FDA发布警告：妊娠末三个月孕妇或3岁以下儿童在手术中重复或长时间（>3小时）使用全麻药可能会影响大脑发育。既往幼龄动物试验中，长时间或反复使用七氟醚，会增加大脑神经元细胞凋亡，并导致长期认知缺陷。人体幼儿试验中也发现了相似证据。孕酮作为临床常用药物在多种神经损伤情况中均被证明具有神经保护作用。因此，我们提出以下假设：孕酮可能会对反复多次或长时间七氟醚麻醉后的新生动物的神经发育具有保护作用,孕酮受体可能在其中发挥了重要作用，且可能存在性别差异。我们将通过一系列实验验证以上假说，并探讨孕酮受体神经发育保护作用的下游信号转导通路及小胶质细胞和星形胶质细胞发挥的作用。本研究有助于为改善预期接受反复或长时间麻醉的新生的神经发育预后提供线索，为预防和治疗七氟醚导致的神经发育毒性提供干预靶点，具有重要的理论和临床意义。

七氟醚是小儿麻醉中最常用的吸入麻醉药之一，近年来研究发现，七氟醚具有一定的发育期神经毒性，可引起神经细胞凋亡，以及远期学习记忆和认知功能障碍。既往报道孕酮作为一种潜在的神经保护药物，在多种神经损伤模型中起重要作用。本课题从动物和细胞层面探讨了孕酮对七氟醚所致的啮齿动物发育期神经毒性的作用及其机制。结果显示七氟醚可导致新生大鼠海马组织CA1区神经细胞凋亡和Casepase-3蛋白表达增加，并降低大鼠成年后的行为认知表现，包括：Y迷宫实验中的交替得分率降低，Morris水迷宫中寻找平台所需时间延长，跳台实验中的错误次数增加。而应用孕酮可明显减少七氟醚导致的海马组织CA1区神经细胞凋亡，Casepase-3蛋白表达降低。而运用孕酮受体拮抗剂乌利司他可以部分拮抗孕酮的保护作用。在海马神经元中的研究显示，七氟醚处理后的神经元细胞活力明显减弱、细胞凋亡率明显升高、p-Akt 蛋白含量和p-Akt /Akt 比值明显下降，孕酮组的细胞凋亡率明显降低、p-Akt 蛋白含量和 p-Akt /Akt 比值明显升高，而孕酮受体拮抗组则部分拮抗了孕酮的作用。我们推测新生大鼠多次吸入七氟醚可引起中枢神经损伤并导致青年期认知损害，而孕酮可通过孕酮受体上调 Akt 蛋白磷酸化水平减轻七氟醚诱导的海马神经元损伤，并改善青年期认知功能。本研究结果有助于为改善预期接受反复或长时间麻醉的新生的神经发育预后提供线索，为预防和治疗七氟醚导致的神经发育毒性提供干预靶点，具有重要的理论和临床意义。