中枢胆碱能神经系统退化在手术因素造成的术后认知功能障碍中的作用及其机制研究

Postoperative cognitive dysfunction(POCD) is a kind of learning and memory impairment after anesthesia and surgery. It decrease the quality of life and even increase the mortality. Clinical evidences showed that POCD occured after sugery even with local anesthesia. Cerebral inflammation induced by surgery is related to the impairment of the learning and memory after surgery. However, it can not explain why the samilar cerebral inflammation only impair the learning and memory ability of aged animals but not the adult. Cerebral cholinergic system, which play neuroprotective or compensatory role against injury, degradate significantly with aging. Our pervious study demonstrated that Donepezil an acetylcholinesterase inhibitor prevent the damage of learing and memory induced by isoflurane exposure.Token together, we hypothesized that the different degrees of cerebral cholinergic degradation was the main reason of the different response of different aged animals to surgery. In order to confirm the hypothesis, in present study we will observe the different effects of appendectomy on the learning and memory ability of different aged animals. Then we will interfere the cerebral cholinergic system and investigate the changes of learning and memory ability in different aged animals, and finally verify the hypothesis. At the same time we also test the roles of brain-derived neurotrophic factor in it. Present study will supply the basic theory for applying cholinesterase inhibitors on the therapy of POCD.

术后认知功能障碍（POCD）是指麻醉和手术后出现的记忆能力下降等认知功能改变，可降低生活质量，增加术后死亡率。临床证据表明局麻下手术仍然可以发生POCD。手术本身造成的中枢炎症反应与动物术后学习和记忆能力下降相关，但是不能解释类似的炎症反应仅破坏老年个体的学习和记忆能力，而对成年个体没有影响。胆碱能神经系统随年龄退化，可以造成中枢对抗各种损伤的能力下降。我们的研究证明胆碱酯酶抑制剂能够预防异氟醚造成的老年动物学习和记忆能力下降，因此我们认为中枢胆碱能神经系统的退化程度是造成不同月龄动物术后学习和记忆能力发生不同变化的主要原因。本研究中分别选择阑尾切除术后学习和记忆能力没有变化的低月龄小鼠和明显降低的高月龄小鼠进行中枢胆碱能神经系统干预，通过术后学习和记忆能力变化来确定假说的正确性。同时研究其机制与脑源性神经营养因子的关系。本课题可为临床上应用胆碱酯酶抑制剂防治POCD提供理论依据。

背景 术后认知功能障碍（POCD）是患者麻醉手术后出现的记忆力下降、注意力不能集中等认知功能改变，严重影响患者生活质量，增加术后死亡率。然而POCD的发病机制仍然不明。虽然老龄是目前POCD唯一明确的危险因素，但具体原因还不清楚。中枢胆碱能神经系统在学习、记忆等认知功能方面起着重要调节作用。因此，本课题拟证明中枢胆碱能系统的退化是造成老年小鼠术后认知功能损伤的主要原因及具体机制，为POCD的防治提供新的思路。方法: 1、中枢胆碱能神经退化在手术造成老年小鼠POCD中的作用。实验一：选取2月龄、18月龄C57BL/6小鼠行阑尾切除术，术后用水迷宫测试小鼠空间学习和记忆能力的改变，水迷宫结束后检测小鼠海马胆碱能神经主要标志物的表达变化；实验二：给予老年小鼠5mg/kg/day多奈哌齐连续灌胃4周，灌胃结束后第1天手术，第3天测试小鼠空间学习和记忆能力及海马胆碱能神经主要标志物的蛋白表达含量的变化；实验三：给予成年小鼠侧脑室内注射0.8μg免疫神经毒mu-p75-saporin损伤基底前脑胆碱能神经，20天后行手术，术后第3天水迷宫测试。2、手术造成老年小鼠中枢胆碱能神经损伤的机制研究。实验一：老年小鼠行阑尾切除术后检测其海马内NGF、NGF前体蛋白（proNGF）和受体TrkA、p75NTR蛋白量的变化；实验二：给予老年小鼠双侧海马内注射10μg重组小鼠β-NGF，30min后手术，术后第3天水迷宫试验测试，水迷宫结束后检测海马胆碱能神经主要标志物的表达变化。结果：1.手术对成年小鼠的空间学习和记忆能力没有影响，但能引起老年小鼠的空间学习和记忆力下降。手术并不改变成年小鼠海马胆碱能神经主要标志物的表达，但明显下调了老年小鼠海马ChAT、VAChT的含量。多奈哌齐能预防老年小鼠术后空间学习和记忆力的下降。应用mu-p75-saporin适度地损伤成年小鼠基底前脑胆碱能神经后再行手术会引起其学习记忆力的下降。 2.手术下调了老年小鼠海马内NGF及其活化受体pTrkA的表达水平，但对proNGF、TrkA和p75NTR受体的表达没有影响。给予外源性NGF能预防手术导致的老年小鼠学习和记忆能力的下降，同时逆转手术对中枢胆碱能神经的损伤。本研究表明胆碱能神经系统损伤是 POCD 发生的重要机制，胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐能够预防POCD，为临床上防治 POCD 提供新策略。