当前，我国已经进入老龄化社会，成为全世界老龄人口最多的国家。全国第七次人口普查结果显示：我国65岁及以上人口占全国人口的13.5%。随着老龄化进程的加快，老年人手术治疗需求也日益增加。据统计，在65岁及以上的人口中，每年有超过40%需要接受手术治疗，其中围术期神经认知功能障碍的发病率高达53%。这些社会人口学的特征及手术人群老龄化特点需要医疗工作人员更多去关注围术期神经认知功能障碍。

 

2023年1月，华中科技大学同济医学院附属协和医院麻醉科陈向东教授课题组在高水平期刊《BMC Medicine》（IF:11.15，中科院1区）发表了题为“Prolonged anesthesia induces neuroinflammation and complement-mediated microglial synaptic elimination involved in neurocognitive dysfunction and anxiety-like behaviors(长时间麻醉会引发神经炎症和补体介导的小胶质细胞突触吞噬，导致神经认知功能障碍和类似焦虑的行为)”的原创性研究论文。

 

原文链接：https://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12916-022-02705-6

 

该团队围绕“围术期神经认知功能障碍”这一重点难题展开多项基础及临床研究。在这项研究中，团队从“围术期神经认知功能障碍”的动物模型切入，结合RNA-seq进行致病靶点筛选及关键机制的探索。其中Bioswamp®贝茵莱生物为客户提供炎症因子检测试剂盒（IL-6、TNF-α及IL-1β等）。

 

 

↓↓标准曲线图（原作者提供）

 

 

使用产品：Bioswamp® Rat IL-6 ELISA kit

 

货号：RA20607

 

 

 

使用产品：Bioswamp® Rat TNF-α ELISA kit

 

货号：RA20035

 

 

 

使用产品：Bioswamp® Rat IL-1β ELISA kit

 

货号：RA20020

 

文献报道了围术期神经认知功能障碍（Perioperative neurocognitive disorders）的新发病机制和致病靶点，并阐释了中枢神经炎症及补体系统介导突触丢失在围术期神经认知功能障碍中的作用。

 

 

文章中显示的ELISA结果

 

首先，团队发现突触丢失是导致围术期神经认知功能障碍的重要病理过程。后续研究通过补体中和、中枢小胶质细胞删除、中枢神经炎症的抑制等多种实验手段，确定神经炎症、补体系统及小胶质细胞在介导突触丢失中的作用。最后，本研究提出了围术期神经认知功能障碍发病的新机制及神经病理学基础。这将为围术期神经认知功能障碍的临床防治提供新的思路。

 

 

 

 

 结果一

长时间的麻醉会引发认知功能障碍和类似焦虑的行为

由七氟烷暴露诱导的SIN大鼠模型表现出一些神经行为的改变，包括认知功能障碍和焦虑样行为。该部分实验结果显示通过水迷宫实验发现长时间的麻醉会引发认知功能障碍和类似焦虑的行为。

 

 结果二

长时间麻醉诱发神经炎症，上调NF-κB炎症通路，下调神经元兴奋性，而对凋亡信号没有影响

该部分实验结果显示七氟烷暴露对细胞凋亡信号没有产生影响。更重要的是，长时间的麻醉会诱发神经炎症的激活，激活NF-κB炎症途径，并下调神经元的兴奋性。

 

 结果三

长时间麻醉导致小胶质细胞激活，增加促炎症表型标记，减少抗炎症表型标记，并改变海马的小胶质细胞形态

小胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）的常驻吞噬细胞，是对应激源的第一反应者，它们迅速调整其表型并发生功能变化，它们参与了SIN的病理过程。该部分结果显示长时间麻醉诱导小胶质细胞活化，增加促炎表型标志物，减少抗炎表型标志物，并改变海马体中的小胶质细胞形态。

 

 

 结果四

RNA-seq分析发现海马的DEGs富集于不同的突触途径，突触相关的基因在长时间麻醉后被下调

该部分结果显示经过RNA-seq分析，海马体中的DEGs富集于不同的突触通路中，突触相关基因在长时间麻醉后下调。

 

 

 结果五

长时间的麻醉增强了小胶质细胞的吞噬和趋化作用，并通过补体介导的小胶质细胞修剪导致海马区的突触消除

基于RNA-seq的结果，我寻找将突触缺失与补体介导的小胶质细胞修剪联系起来的证据。据报道，小胶质细胞的突触修剪持续监测突触和大脑发育，补体驱动的病理性突触修剪也见于许多中枢神经系统疾病，包括阿尔茨海默病和额颞叶痴呆。该部分结果显示长时间麻醉增强小胶质细胞吞噬能力增强，活性亢进，粘附性和趋化性增强，分泌补体，吞噬不同的突触，并导致突触损失和突触蛋白减少。

 

 结果六

长时间的麻醉会减少树突棘和树突的数量并下调其相关基因

该部分结果显示七氟烷暴露诱导补体介导的突触剪除，突触数量和密度的减少以及突触超微结构的改变对补体介导的小胶质细胞修剪有反应。根据RNA-seq的结果，发现富集于树突棘和树突的DEGs大多被下调。显示树突棘和树突在七氟烷暴露后遭受破坏。

 

结果七：小胶质细胞耗竭可挽救认知功能障碍并改善SIN大鼠的焦虑样行为

接下来，研究了过度活跃的小胶质细胞是否能在认知功能障碍和焦虑样行为中发挥关键作用。该部分实验结果显示，小胶质细胞耗竭挽救了SIN大鼠的认知功能障碍并改善了焦虑样行为。

 

 结果八

RNA-seq分析显示，小胶质细胞的耗竭可以挽救海马中突触相关基因的下调

为了研究小胶质细胞的缺陷是否能挽救突触的消除，再次使用RNA-seq来识别DEGs及其富集。结果显示DEGs和富集途径也与突触有关。

因此，PLX3397处理可以挽救突触相关基因的缺失，并对突触前组装、突触传递、突触可塑性和化学突触传递发挥积极的调节作用。

 

 结果九

小胶质细胞的耗竭改善了NF-κB炎症途径的激活、海马炎症、补体激活和突触的消除

该部分调查了PLX3397治疗是否能破坏小胶质吞噬作用、炎症反应、补体产生和突触损失。结果显示由PLX3397诱导的小胶质细胞缺陷可以防止小胶质细胞介导的病理生理效应，包括神经炎症、补体产生、突触修剪和突触消除。

 

 结果十

C1q中和抑制补体介导的突触消除，抑制小胶质细胞激活，从而改善SIN大鼠的认知功能障碍和焦虑样行为

该部分实验结果显示，C1q中和可以抑制补体介导的突触消除，并抑制小胶质细胞的激活，挽救突触损失，从而改善SIN大鼠的认知功能障碍和焦虑样行为。

 

 

 研究结论 

研究表明，长时间的麻醉会引发神经炎症介导的和补体介导的小胶质细胞突触消除，导致神经认知功能障碍和焦虑样行为。小胶质细胞的消耗、神经炎症的抑制或C1q中和都能防止病理性突触的丧失。对SIN的认知功能如何受损以及SIN的神经形态病理学基础是什么提供了新的见解，这对预防PND具有很高的价值。