不同全麻藥對老年大鼠學(xué)習(xí)記憶及腦內(nèi)乙酰膽堿含量的影響

姜梅 魏之先 顏紅軍 吳秀英

·實(shí)驗(yàn)研究·

不同全麻藥對老年大鼠學(xué)習(xí)記憶及腦內(nèi)乙酰膽堿含量的影響

姜梅 魏之先 顏紅軍 吳秀英

目的 研究不同全麻藥對老年大鼠學(xué)習(xí)記憶以及腦內(nèi)乙酰膽堿含量的影響。方法 60只老年SD大鼠，隨機(jī)分6組，未麻醉第1天組(N1組)和第7天組(N2組)，七氟醚第1天組(S1組)和第7天組(S2組)，丙泊酚第1天組(P1組)和第7天組(P2組)。第1天和第7天開始連續(xù)5 d進(jìn)行水迷宮測試。并檢測腦內(nèi)乙酰膽堿含量。結(jié)果 S1組和P1組大鼠的定位航行試驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)的成績均明顯低于N1組(P<0.05)，P1組的學(xué)習(xí)成績較S1組差(P<0.05)。S1組和P1組Ach含量較對照N1組降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。結(jié)論 麻醉藥可以使老年大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力可逆性下降，影響腦內(nèi)學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿，使之含量下降，從而影響學(xué)習(xí)記憶能力。

七氟醚；丙泊酚；老年大鼠；學(xué)習(xí)記憶；乙酰膽堿

臨床上常有患者麻醉手術(shù)后認(rèn)知能力下降，尤以老年人多見。全麻藥與麻醉后學(xué)習(xí)記憶能力下降的關(guān)系尚不確定。本實(shí)驗(yàn)以老年SD大鼠為研究對象，通過水迷宮測試和檢測海馬區(qū)腦組織中神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿(Ach)含量，觀察七氟醚吸入麻醉后和丙泊酚靜脈麻醉后對老年大鼠的學(xué)習(xí)能力和記憶功能的變化和影響，探討麻醉藥導(dǎo)致老年人認(rèn)知障礙的可能機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康SD大鼠60只，雌雄各半，月齡大于20個(gè)月，體重300～400 g，用MIRRIS水迷宮實(shí)驗(yàn)篩選出記憶能力良好的老年大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。記錄潛伏期，平臺象限活動(dòng)時(shí)間與總游泳時(shí)間的百分比及撤去平臺后的游泳軌跡。將其中學(xué)習(xí)能力差或是完全找不到平臺的大鼠剔除。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程和分組 將大鼠隨機(jī)分6組(n=10)，未麻醉第1天組(N1組)，第7天組(N2組)，七氟醚第1天組(S1組)，第7天組(S2組)，靜脈全麻第1天組(P1組)，第7天組(P2組)。七氟醚組吸入2%七氟醚2 h后的第1天和第7天開始連續(xù)5 d進(jìn)行水迷宮測試靜脈組經(jīng)尾靜脈泵注丙泊酚0.5 mg/(kg·min)，在麻醉后第1天和第7天開始連續(xù)5 d進(jìn)行水迷宮測試。未麻醉組做為對照組，進(jìn)行從第1天和從第7天開始連續(xù)5 d進(jìn)行水迷宮測試。

1.3 水迷宮測試 定位航行實(shí)驗(yàn)：測試5 d，4次/d，上下午各2次，每次將大鼠從4個(gè)不同的象限入水，面向水迷宮壁放入水中。記錄大鼠從入水到尋找固定平臺的時(shí)間(潛伏期)，讓其在平臺上休息120 s再次入水。每天算數(shù)平均數(shù)就為當(dāng)天的學(xué)習(xí)成績?？臻g探索實(shí)驗(yàn)：在訓(xùn)練周期的最后一次，將固平臺撤除，記錄大鼠在120 s內(nèi)游泳通過平臺位置的次數(shù)，作為其空間探索能力。

1.4 乙酰膽堿的測定 于最后1次水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)束后60 min立即斷頭處死大鼠，在冰冷的金屬平臺上迅速分離海馬，準(zhǔn)確稱重，置于冰冷的0.2 mol/L高氯酸溶液中勻漿20 s去蛋白，高速低溫離心,取上清夜為樣本，-80℃低溫保存?zhèn)錅y。采用高效液相色譜分析法檢測Ach。

2 結(jié)果

2.1 SD大鼠麻醉后1 d學(xué)習(xí)記憶成績比較 各組第1天的定位航行實(shí)驗(yàn)成績沒有明顯差異。從第2天起，S1組和P1組大鼠的定位航行試驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)的成績均明顯低于N1組大鼠(P<0.05)，P1組的成績較S1組差(P<0.05)。7 d后學(xué)習(xí)記憶成績比較：大鼠的定位航行和空間探索實(shí)驗(yàn)的成績較對照組變化不明顯，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 Ach含量檢測 S1組Ach含量[(549.1±150.3)ng/g腦重]、P1組Ach含量[(479.2±159.9)ng/g腦重]較對照N1組[(973.1±152.4)ng/g腦重]降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。第七天的各組差異不明顯。

3 討論

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)海馬是研究認(rèn)知功能的經(jīng)典腦區(qū)，在全身麻醉應(yīng)激反應(yīng)中,海馬是最易受損的腦區(qū),其病理生理變化是認(rèn)知功能改變的物質(zhì)基礎(chǔ)。乙酰膽堿是學(xué)習(xí)和記憶回路以及認(rèn)知過程中重要的神經(jīng)遞質(zhì)[1]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)采用Moris水迷宮工具測試認(rèn)知功能變化。Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)由美國科學(xué)家Richard GM Morris 于1981年建立。最初用于研究腦內(nèi)結(jié)構(gòu)對學(xué)習(xí)和記憶的調(diào)節(jié)作用，后來逐步發(fā)展成為目前最為常用的評價(jià)動(dòng)物學(xué)習(xí)與記憶的模型,水迷宮實(shí)驗(yàn)的最大優(yōu)點(diǎn)在于，動(dòng)物具有更大的、逃離水環(huán)境的動(dòng)機(jī)。而且不必禁食，特別適合老年動(dòng)物的測試，加上它對衰老引起的記憶減弱尤其敏感[2]，因此，水迷宮最常用于老年動(dòng)物記憶的研究。

通過采用SD老年大鼠模型，觀察了不同全麻藥對其學(xué)習(xí)記憶功能的影響。結(jié)果表明，七氟醚吸入全麻后和丙泊酚靜脈全麻后的1～5 d內(nèi)，都可以引起老年大鼠學(xué)習(xí)記憶功能下降，但丙泊酚組較七氟醚組學(xué)習(xí)成績更差，兩組都在7～12 d內(nèi)上述抑制作用消失。說明全麻藥可以引起麻醉后老年大鼠學(xué)習(xí)記憶功能下降，并且這種影響是短暫的。七氟烷是臨床常用的揮發(fā)性麻醉藥之一，新型的鹵族類麻醉藥,其理化性質(zhì)穩(wěn)定,血?dú)夥峙湎禂?shù)小，誘導(dǎo)蘇醒快，可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。丙泊酚以其誘導(dǎo)和代謝快的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于臨床麻醉和ICU鎮(zhèn)靜，取得良好的效果。目前有關(guān)麻醉對學(xué)習(xí)記憶功能的影響是抑制或增強(qiáng)則有不同的報(bào)道[3]，對老年患者的學(xué)習(xí)記憶能力是否有影響更缺乏研究。

術(shù)后認(rèn)知功能障礙(POCD)是指手術(shù)麻醉后發(fā)生的定向力、學(xué)習(xí)、記憶、注意等方面的認(rèn)知功能下降,是手術(shù)后中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥之一,重度則出現(xiàn)嚴(yán)重記憶損害的癡呆。關(guān)于POCD發(fā)生的機(jī)制目前尚不清楚。麻醉手術(shù)后發(fā)生的認(rèn)知和記憶功能障礙在成年和老年患者中均可發(fā)生,且部分發(fā)展為慢性病變,嚴(yán)重影響患者的康復(fù)和參與社會與家庭生活的能力。麻醉藥在POCD發(fā)生中的作用近年來受到關(guān)注。麻醉藥的作用機(jī)制非常復(fù)雜,對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)在很多方面,其中包括使膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶活力下降和(或)膽堿酯酶活力增強(qiáng)，有實(shí)驗(yàn)[4]認(rèn)為麻醉藥是老年人發(fā)生POCD的主要原因之一。

腦內(nèi)海馬組織是學(xué)習(xí)記憶的高級神經(jīng)活動(dòng)中樞，腦內(nèi)乙酰膽堿僅作為神經(jīng)遞質(zhì)存在于膽堿能神經(jīng)元的囊泡中，是迄今發(fā)現(xiàn)的與學(xué)習(xí)記憶關(guān)系最為密切相關(guān)的一種神經(jīng)遞質(zhì)[5]，一旦釋出則在細(xì)胞間隙內(nèi)被膽堿酯酶迅速水解，故腦組織內(nèi)的乙酰膽堿含量可被作為膽堿能結(jié)構(gòu)和功能的一項(xiàng)特異性指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)觀察到全麻后第1天組老年大鼠學(xué)習(xí)記憶行為學(xué)下降的同時(shí)，腦內(nèi)海馬組織的乙酰膽堿含量也下降;但在全麻后第7天其對學(xué)習(xí)記憶能力抑制作用消失后，腦內(nèi)海馬中乙酰膽堿含量也恢復(fù)正常。老年大鼠學(xué)習(xí)記憶功能改變和腦內(nèi)海馬中乙酰膽堿含量變化相一致，我們推測腦內(nèi)海馬中乙酰膽堿含量的下降可能是全麻藥引起老年大鼠學(xué)習(xí)記憶功能下降的原因之一。

總之，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示全麻藥能引起老年大鼠學(xué)習(xí)記憶能力短暫的下降，這種學(xué)習(xí)記憶的變化可能是與海馬中乙酰膽堿含量有關(guān)。因此,可以提示麻醉影響大鼠已形成的空間參考記憶的提取過程[6]，可能是引起麻醉后早期POCD的原因之一。并且在乙酰膽堿含量七氟醚較丙泊酚高，能否提示靜脈麻醉藥丙泊酚較七氟醚對學(xué)習(xí)記憶影響更強(qiáng)，這一結(jié)論來自于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。但是全麻沒有術(shù)后中長期的認(rèn)知功能產(chǎn)生明顯的不利影響，至于引起短暫的POCD及海馬中乙酰膽堿下降發(fā)生機(jī)制及預(yù)防治療，需要進(jìn)一步的研究。

[1] 杜敏逸,劉毓和,吳新民.反復(fù)吸入七氟烷對老年大鼠認(rèn)知功能的影響.中華麻醉雜志,2009,29(3):233-235.

[2] 陳松芳,黃漢津,王小同.NMDA受體NR1亞單位與學(xué)習(xí)記憶.中國行為醫(yī)學(xué)科學(xué),2006,15(1):91-92.

[3] 賴新生,王黎,唐純杰.點(diǎn)針對實(shí)驗(yàn)性血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶及SOD和MDA的影響.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2000,20(8):497-500.

[4] 李雙玲,吳新民,左萍萍.異氟烷對東莨菪堿致空間認(rèn)知障礙大鼠腦受體和ChAT酶活性的影響.中華麻醉學(xué)雜志,2005,25(1):22-25.

[5] 岳云,馮春生.全身麻醉藥物影響記憶機(jī)制的研究.首都醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2006,27(1):39.

[6] Ancelin ML, De Roquefeuil G, Ritehie K. Anesthesia and postoperative cognitive dysfunction in the elderly: a review of clinical and epidemiological observations. Rev Epidemiol Same Publique, 2000,45(8): 459-472.

110002沈陽醫(yī)學(xué)院沈洲醫(yī)院麻醉科(姜梅 魏之先 顏紅軍);中國醫(yī)科大學(xué)盛京醫(yī)院麻醉科(吳秀英)