褪黑素对异氟烷麻醉大鼠术后IL-6水平及认知功能的影响

李 琳，李 超，夏洪莲，芦相玉，刘再英

(牡丹江医学院附属红旗医院 1.麻醉科；2.神经内科，黑龙江 牡丹江 157011)

褪黑素最早在牛的松果体中发现，其优点逐渐被人类探索与发现，从营养到治疗，逐渐应用到我们临床中来。褪黑素之所以被人们发现并广泛应用，是因为其可以分泌一种具有神经内分泌活性的物质，分泌出的褪黑素可以迅速进入血液中，参与血液循环过程，从而分布到身体的各个部位，对器官和细胞发挥着其相应的作用。现很多实验对于褪黑素的研究已经证实，褪黑素可以参与很多生物调节，如节律性、免疫、神经内分泌调节甚至对于肿瘤的防治、催眠镇痛、清除自由基以及延缓衰老等都有着紧密的联系[1-4]。术后认知功能障碍(post operative cognitive dysfunction POCD)是指术后记忆力、学习能力、认知能力等功能受到一过性甚至永久性的损伤，致使社会活动能力减退[5]。但POCD发生机制尚未阐明，目前对于POCD的发生机制倾向于是由于应激和创伤所引起的炎症反应所致，认为IL-6的释放与POCD的产生有相关性[6]，因褪黑素与免疫、内分泌调节和清除自由基有关，故本实验探讨褪黑素是否可以通过免疫调节来降低POCD的发生。

1 资料与方法

1.1 实验材料褪黑素(医药股份有限公司，规格/支，批号：M5250-250MG)，Rat IL-6 ELISA试剂盒购自欣博盛生物科技有限公司，DW-2000型小型动物呼吸机(上海嘉鹏科技有限公司)、Morris水迷宫视频分析系统(北京众实迪创科技发展有限公司)、低温冰箱(SANYO MDF-436)。

1.2 实验动物选择健康雄性老年大鼠36只，18～24个月，体重为400～500 g，由牡丹江医学院动物实验中心提供，大鼠来源于SPF级动物房，保持室温18～24 ℃，黑白周期各为12 h，自由摄食饮水。经牡丹江医学院红旗医院伦理委员会许可，操作符合实验动物伦理学要求。

1.3 实验分组根据随机数字表法将实验动物分为3组，异氟烷褪黑素组(NML组)、异氟烷组(NS组)，同时设置正常大鼠为对照组(N组)，每组各12只。NML组给予褪黑素灌胃1周，褪黑素(8 mg/kg)，NS组给予同等剂量的CMC，N组给予等体积生理盐水，每天同一时间给药(pm 6:00)。

1.4 模型制备建立假手术模型，三组分别在5%异氟烷吸入麻醉下进行气管插管，在腹部正中处依次切开皮肤腹白线腹筋膜，切口约1.5 cm。以2%利多卡因浸润切口，3-0号丝线缝合，全过程无菌操作。控制手术时间在15 min之内完成。持续2%异氟烷麻醉2 h，术毕注意大鼠的通气及保温，待大鼠恢复后放回饲养笼分别饲养。

1.5 水迷宫测试水迷宫测试即学习记忆功能测试，于术前、术后1 d、3 d、5 d测试时间定为每天上午9点，根据测定方法进行[7]，测试仪自动得出逃避潜伏期、跨越平台次数以及目标象限停留时间百分比。整个实验过程中，实验室内光线程度、物品摆放始终不变，测试时环境保持安静，排除参照物的干扰。

1.6 IL-6水平的检测术前、术后1 d、3 d、5 d采集尾静脉血1 mL，采用ELISA法测定血清中IL-6水平。

1.7 统计学处理采用SPSS 20.0统计学软件进行分析，比较采用重复测量设计的方差分析，计量资料以“均数±标准差”表示，空间探索实验所测目标象限停留时间百分比和穿越平台次数采用单因素方差分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 水迷宫测试结果

2.1.1 术后游泳平均速度比较 三组大鼠术后未死亡，未见麻醉相关并发症发生。三组不同时间点各组速度的比较无显著差异(P>0.05)，表明结果可行，实验动物未受术后疼痛干扰,见表1。

表1 术后游泳平均速度比较

2.1.2 三组大鼠逃避潜伏期情况比较 随着术后时间的推移，各组老年大鼠逃避潜伏期时间逐渐缩短，说明认知能力逐渐恢复。除N组以外，与术前1 d相比其他5个时点逃避潜伏期均显著延长(P<0.05)；与N组相比，NS组和NML组潜伏期明显延长(P<0.001)；与NS相比，NML组的逃避潜伏期显著缩短(P<0.05),见表2。

表2 三组大鼠逃避潜伏期情况比较

2.1.3 三组大鼠穿越平台次数及目标象限停留时间百分比 与N组比较，NS组和NML组穿越平台次数及目标象限停留时间百分比显著减少(P<0.001)；与NML组相比，NS组穿越平台次数及目标象限停留时间百分比显著增加(P<0.05)，见表3。

表3 三组大鼠穿越平台次数及目标象限停留时间百分比

2.2 三组大鼠术后各时点IL-6水平比较与N组比较，NS组和NML组术后1、3、5 d IL-6水平显著升高(P<0.05)；与NS组相比，NML组IL-6水平显著降低(P<0.05)；与术前1d相比，NS组和NML组术后1、3、5 d IL-6水平显著升高(P<0.05)，见表4。

表4 三组大鼠术后各时点IL-6水平比较

3 讨论

褪黑素是一种吲哚胺类的激素，是由脑松果体分泌的激素之一，其具有高度的脂溶性，如若外周给予后可以通过血脑屏障发挥其作用[8]。从发现褪黑素开始至今，都有人不断地进行探究其优点而应用于临床，以往对于褪黑素相关作用的研究主要集中在各种调节作用上，如研究其在昼夜节律、睡眠、抗氧化、抗癌[9]、免疫等多个生理功能方面的影响。近年来有科研人员发现褪黑素对学习记忆功能方面也有了一定的改善作用，但是尚未做出相关定论，这种改善作用主要是针对于那些持续光照或应用药物引起的学习记忆障碍[10]。也有研究证实，褪黑素对机体的免疫系统也有一定的影响。人外周血单核细胞可以自身合成相当数量的MLT，MLT可能通过胞分泌和旁分泌的方式来参与机体免疫调节。MLT还可通过作用于细胞核受体刺激人外周血单核细胞产生细胞因子[11]来调节机体免疫功能。有研究显示，褪黑素可激活CD4+T细胞，使细胞所表达的CD69比例相应增加，并促进其分泌IL-2、IL-6[12]。手术期间机体的神经内分泌系统、促炎及抗炎细胞因子三者可协同作用抑制手术过程中机体的免疫功能。

本研究之所以选择吸入麻醉方式，是因为吸入性麻醉药物可控性好、安全；麻醉效果、镇痛、肌松作用相对较好，对患者心肺功能影响较小，对肝肾功能几乎无影响，极少发生过敏反应且患者苏醒较快。另外，吸入性麻醉已经广泛应用于临床，已成为目前不可替代的麻醉方式之一。本实验选择吸入性麻醉药异氟烷，是因为诸多实验研究证明，吸入麻醉药物可以以剂量依赖和时间依赖的形式影响机体的免疫功能，异氟烷可通过降低NK细胞的细胞毒性从而导致机体免疫功能低下[13]，本实验中外源性给予褪黑素干预，在炎症介质的检测中，与N组相比较，NS组和NML组的血清IL-6水平升高，与NS组相比，其水平有所降低，说明给予褪黑素后具有免疫抑制作用，降低了炎症的发生；并且NML组潜伏期减短、目标象限停留时间百分比及准确跨越平台次数增加、IL-6水平降低，表明外周给予褪黑素后，可改善老年大鼠术后的认知学习功能，从而降低了术后认知功能障碍的发生；IL-6水平降低，说明外周给予褪黑素可以改善吸入麻醉药物引起的免疫功能的异常，通过异氟烷麻醉+褪黑素干预的方法，改善异氟烷麻醉所引起的细胞免疫活性的变化，达到降低机体的抗炎症反应，从而增强机体的免疫力，降低围术期的炎症反应，减轻炎症因子对中枢神经系统的损害，改善学习记忆功能，降低术后POCD的发生。

综上所述，给予外源性褪黑素干预，能够改善吸入性麻醉药物对免疫的影响，降低抗炎症反应，抑制炎症因子发生，减少对中枢神经系统的损害，改善学习记忆功能，减少老年大鼠术后认知功能障碍的发生率，降低应激炎症的反应，提高术后生存的质量，为今后老年患者的麻醉提供新的临床思路与方法，为当今老年患者的ERAS提供新的治疗理念。