依达拉奉对老年大鼠术后早期记忆水平的影响及其机制研究

罗江辉， 李文瑶，陶国才

(1.四川省肿瘤医院 麻醉科，四川 成都　610041； 2.第三军医大学附属西南医院 手术麻醉科，重庆　400038)



依达拉奉对老年大鼠术后早期记忆水平的影响及其机制研究

罗江辉1， 李文瑶1，陶国才2

(1.四川省肿瘤医院 麻醉科，四川 成都610041； 2.第三军医大学附属西南医院 手术麻醉科，重庆400038)

[摘要]目的:探索使用依达拉奉对老年大鼠术后早期记忆水平的影响。方法:将老年大鼠随机分为空白对照组、手术组和依达拉奉组，依达拉奉组与手术组采用大鼠剖腹探查模型，依达拉奉组于手术结束时肌注依达拉奉3mg·kg-1，对照组不做手术处理。各组大鼠于手术后12、24、72h取静脉血浆，立即按照S100β试剂盒、神经元特异性烯醇化酶(neuron- specific enolase，NSE )试剂盒说明书测神经损伤特异性标志物S100β蛋白和NSE含量。采用条件恐怖适应实验中追踪适应实验检测各组大鼠术后记忆能力。各组大鼠于术后72h最后一次采血后断头取脑，分离海马，采用ELISA检测大鼠海马IL- 1β、TNF- α浓度。结果:与对照组相比，手术可导致老年大鼠术后血浆S100β蛋白、NSE表达上升(P<0.01)，海马IL- 1β、TNF- α表达增多(P<0.01)，记忆水平下降(P<0.01)。使用依达拉奉可抑制手术引起的老年大鼠血浆S100β蛋白、NSE表达上升(P<0.01)和海马IL- 1β、TNF- α表达增多(P<0.01)，减轻手术引起的老年大鼠记忆能力下降(P<0.01)。结论:手术可导致老年大鼠海马炎症反应及神经细胞损伤，引发老年大鼠早期记忆水平下降，使用依达拉奉可减轻手术引起的老年大鼠海马炎症反应及神经细胞损伤，减轻手术引起的老年大鼠早期记忆水平下降。

[关键词]依达拉奉； 记忆； 炎症； 手术； 神经细胞； 老年大鼠

术后认知功能障碍(POCD)是临床常见并发症，临床表现为以记忆下降为主的认知功能下降，现在可确定的唯一危险因数为高龄[1]。研究发现围手术期手术麻醉等各种原因引发的应激反应可以导致中枢炎症反应，而中枢炎症反应引发的神经细胞损伤在POCD的发病机制中发挥重要作用[2]。依达拉奉是一种自由基清除剂，具有抗炎症反应、保护神经细胞的作用[3- 6]。本实验观察老年大鼠手术后海马炎症反应及神经细胞损伤，同时检测老年大鼠术后早期记忆水平，旨在发现依达拉奉能否通过其抗炎、保护神经细胞作用，起到预防POCD发病的作用。

1材料和方法

1.1材料

实验动物使用第三军医大学动物实验中心提供的18~20月龄雄性SD大鼠。

1.2实验动物分组及模型制备[7]

实验动物分为空白对照(C)组、手术(S)组、依达拉奉处理(E)组，每组12只。C组大鼠不进行手术，肌肉注射生理盐水1ml·kg-1以模拟抓拿及注射刺激。使用5%水合氯醛(4~6ml·kg-1)给S组及E组老年大鼠麻醉。老年大鼠达到夹尾实验阴性的麻醉深度后，消毒腹部皮肤，取正中切口，长约2cm，止血后依次探查腹腔器官，每5min探查1次，每次约1min，共探查6次后依次缝合腹腔。手术共进行约40min。手术结束时，E组老年大鼠肌注依达拉奉3mg·kg-1(3mg·ml-1)[8]。

1.3条件恐怖适应实验[7]

使用条件恐怖适应实验中追踪适应实验检测大鼠术后早期记忆。实验于手术前3d开始，训练房间与记录房间隔开，将大鼠单只置于训练房电击笼内，由扬声器发出16s噪声，在噪声持续的最后2s内加以1mA电击老年大鼠足底。12s后进行第二次训练，每只大鼠每日进行10次训练。共进行3d。3d后S组及E组大鼠进行剖腹探查手术，C组给予肌肉注射生理盐水1ml·kg-1。术后24h各组大鼠依次单只置于电击笼内，只使用噪音，不使用电击，记录大鼠僵直时间占总时间百分比。电脑软件(bio- will～，上海软隆)分析僵直时间占总时间百分比。

1.4S100β蛋白、NSE含量检测

3组大鼠于术后12、24、72h使用尾静脉采静脉血浆，使用S100β蛋白、NSE检测试剂盒进行血浆S100β蛋白、NSE含量检测，严格按说明书进行。

1.5IL- 1β、TNF-α含量检测

3组大鼠于术后72h最后一次取血后断头取脑，分离海马，将海马匀浆，使用ELISA试剂盒检测海马组织IL- 1β、TNF-α含量，严格按说明书进行。

1.6统计学处理

2结果

2.1条件恐怖适应实验

2.1.1在无任何刺激环境中老年大鼠僵直时间占总时间比C组老年大鼠在无任何刺激环境中的僵直时间占总时间比为(6.12±1.1)%，S组老年大鼠在无任何刺激环境中的僵直时间占总时间比为(6.12±1.2)%，E组老年大鼠在无任何刺激环境中的僵直时间占总时间比为(6.11±1.4)%，3组差异无统计学意义(P>0.05)。

2.1.2老年大鼠僵直时间占总时间比剖腹探查手术后24h， C组老年大鼠僵直时间占总时间比为(941.6±4.3)%，S组老年大鼠僵直时间占总时间比为(7.83±0.9)%，E组老年大鼠僵直时间占总时间比为(28.52±2.9)%。S组老年大鼠与C组比较，僵直时间占总时间比明显减少，表明老年大鼠手术后后记忆水平下降(P< 0. 01)。E组老年大鼠僵直时间占总时间比相比S组明显上升，表明E组老年大鼠相比手术组老年大鼠记忆水平改善(P< 0.01)。

2.2老年大鼠术后静脉血浆神经损伤标志物检测结果

手术后12、24、72h，S组、E组大鼠血浆神经损伤标志物S100β蛋白、NSE表达都较C组高，差异有统计学意义(P<0.01)；E组表达较S组低，差异有统计学意义(P<0.01)，见表1。说明手术可损伤神经细胞，使用依达拉奉可降低手术对神经细胞的损伤。

组 别S100β/ng·L-1NSE/ng·L-1术后12h术后24h术后72h术后12h术后24h术后72hC组0.34±0.010.35±0.030.34±0.03209.62±31.01212.22±30.69210.31±31.82S组1.29±0.13a1.39±0.11a0.89±0.14a454.42±47.93a416.91±32.15a290.76±32.87aE组0.85±0.13ab0.67±0.19ab0.52±0.11ab339.11±51.41ab329.32±43.41ab238.6±32.92ab

与C组比较，aP<0.01；与S组比较，bP<0.01

2.3老年大鼠海马炎症因子表达结果

术后72h，S组、E组老年大鼠海马TNF-α和IL- 1β蛋白表达都较C组高，差异有统计学意义(P<0.01)；E组表达较S组低，差异有统计学意义(P<0.01)，见表2。说明手术可引发老年大鼠中枢海马炎症反应，使用依达拉奉可减轻手术引发的老年大鼠中枢海马炎症反应。

ng·L-1

与C组比较，aP<0.01;与S组比较，bP<0.01

3讨论

POCD主要发生于老年人，发病率较高[1，9]。 据国际术后认知功能障碍协会一项大样本、多中心报道，65岁以上老年人术后1周POCD发病率约为25.8%，3个月后发病率为9.9%[1]。POCD发病机制不清，发病原因不明[3]。目前研究发现炎症反应是POCD发病机制研究，特别是早期POCD发病研究的中心环节，可引发神经细胞损伤及凋亡[5]。中枢炎症反应时，TNF-α和IL- 1β释放增加，吸引中性粒细胞聚集，激活免疫细胞和内皮细胞产生多种细胞因子，诱导炎症细胞因子的基因表达及分泌，促进神经毒性物质的产生和释放[10- 11]。本实验发现手术应激后3d，老年大鼠海马TNF-α和IL- 1β释放增加，说明手术应激早期可引发老年大鼠中枢炎症反应。

当神经细胞和神经胶质膜受损时，NSE和S100β蛋白可释放至细胞外间隙，通过受损的血脑屏障进入脑脊液和血液，因而测定其变化可以反映中枢神经损伤。脑脊液中NSE和S100β蛋白的变化与患者的年龄、性别有关，而血液中的变化与年龄、性别无关。S100β蛋白、NSE是目前常用检测脑损伤及脑功能损伤指标[12- 13]。本实验发现，术后12、24、72h，手术组大鼠NSE和S100β蛋白表达都上升，说明手术应激早期可造成神经细胞损伤。

条件恐怖适应实验是目前国际上常用的检测记忆水平的实验工具[7]，由于其不受运动能力影响，因而适合术后检测大鼠记忆水平。条件恐怖适应实验分两种，分别为追踪适应以及延迟适应，追踪适应主要与海马记忆相关，而延迟适应主要与杏仁核相关[10]。本实验采用追踪适应实验检测大鼠海马记忆，结果发现术后24h大鼠僵直时间明显低于对照组，说明手术损伤了老年大鼠早期记忆水平。

依达拉奉作为一种强自由基清除剂，具有抗炎症反应、保护神经细胞的作用，目前已用于急性脑损伤、脑梗死、脑出血等多种神经系统疾病治疗[3- 6]。但依达拉奉是否可通过其抗炎、保护神经细胞作用预防早期POCD发病，目前研究甚少。本实验发现老年大鼠术后使用依达拉奉较不使用依达拉奉可降低其术后早期血浆神经细胞损伤标志物NSE和S100β蛋白表达，减轻其海马炎症反应，同时改善其术后24h记忆水平，说明依达拉奉可能通过抗炎、保护神经细胞作用起到预防老年大鼠早期POCD发病作用。

综上所述，依达拉奉可能具有通过抑制中枢炎症反应保护神经细胞、预防早期POCD发病的作用，值得进一步研究。

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Effects of edaravone on early memory of rats with its mechanism research

LUO Jiang- hui1，LI Wen- yao1，TAO Guo- cai2

(1.DepartmentofAnesthesiology，SichuanCancerHospital，Chengdu610041，China; 2.DepartmentofSurgeryandAnesthesiology，SouthwestHospital，theThirdMilitaryMedicalUniversity，Chongqing400038，China)

[Abstract]Objective: To investigate the effects of edaravone on early memory of rats and its mechanonism. Methods: Aged rats were randomly allocated to the following contral(C)group， abdominal surgery alone(S)group， or intramuscular injection of edaravone after surgery(E)group. Rats received abdominal surgery in S group and E group. Rats in E group received intraperitoneally injection of edaravone (3mg·kg-1) after abdominal surgery. The concentration of S100β and NSE in plasma were measured by ELISA 12，24，72h after operation. Hippocampal IL- 1β，TNF- α were measured by ELISA 72h after operation.Rats’ memory was assessed by Fear Conditioning Test 24h after surgery. Results: Compared with that of control group， the concentration of S100β and NSE in plasma enhanced after surgery (P<0.01)but diminished if using edaravone(3mg·kg-1) (P<0.01).Compared with that of control group， the expression of IL- 1β，TNF- α in rats’ hippocampa enhanced after surgery (P<0.01)but diminished if using edaravone (3mg·kg-1) (P<0.01). Surgery could result in rats’ memory impairment(P<0.01)but diminished if using edaravone (3mg·kg-1) (P<0.01). Conclusion: Edaravone can restrain central inflamaton and injury of nerve to diminish the memory impairment after surgery in rats．

[Key words]edaravone; memory; inflammation; surgery; nerve cells； old rats

doi:10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.01.020

[中图分类号]R96; R656

[文献标识码]A

[文章编号]1671- 6264(2016)01- 0088- 04

[通信作者]陶国才E- mail:13908393339@vip.163.com

[作者简介]罗江辉(1972-)，男，四川泸州人，主治医师。 E- mail:temasek@qq.com

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81171034)

[收稿日期]2015- 06- 22[修回日期] 2015- 11- 22

[引文格式] 罗江辉，李文瑶，陶国才.依达拉奉对老年大鼠术后早期记忆水平的影响及其机制研究[J].东南大学学报:医学版，2016，35(1)：88- 91.

·论著·