手术应激对大鼠空间学习记忆及Hepcidin/FP1表达的影响

背景与目的 术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction, POCD)是指术前没有精神障碍的患者在手术后出现的以精神障碍为主的临床综合征，是老年手术患者的常见并发症，临床表现为精神错乱、焦虑、人格的改变以及记忆受损（1）。可影响患者长期学习记忆功能并可能持续恶化（2），对社会及患者本人造成极大的伤害和负担（3）。随着医疗技术水平的不断提高及老年手术患者数目大幅增加，POCD的发生率居高不下，引起了人们广泛关注，然而POCD的发生机制及相关因素的确切影响仍不清楚。以往的研究认为POCD的发生与患者术前合并疾病、手术应激、麻醉因素及遗传因素等有关（4），其中普遍认为老龄及手术应激是POCD发生比较确定的两大危险因素。同时，越来越多的研究表明中枢炎症反应与AD，POCD的发生有密切关系（5），同时研究证实手术应激会引起全身的炎症反应，小胶质细胞在中枢炎症反应中起着关键性作用（6），它的激活是目前公认的POCD的重要发病环节。文献报道：慢性炎症贫血（ACD）患者常有铁代谢异常的表现，Hepcidin是体内调节铁代谢的关键激素，其主要作用是通过改变膜铁转运蛋白1（膜铁转运蛋白1是一种跨膜的铁输出蛋白，它可以将细胞内的可利用铁释放到血液和细胞间液中）的表达和降解调节铁离子的转运（7）。研究发现Hepcidin基因在经受损伤、感染或者炎症因子等不良刺激作用下可以表达上调（8），基于上述理由，我们推测在老年大鼠Hepcidin高龄性表达增加的基础上（9），手术应激进一步上调中枢Hepcidin表达，导致铁离子沉积，激活小胶质细胞的炎症反应，进而引发POCD，这正是本研究的立题目的。本研究采用Morris水迷宫实验、Western blot、RT-PCR等技术和方法，通过检测海马铁调素（Hepcidin）及膜铁转运蛋白1（FP1）的表达水平变化、大鼠空间学习记忆能力的改变，探讨POCD发生的确切原因和可能机制。 方法 实验分两部分： 4月龄和18月龄健康雄性SD大鼠各100只。老年大鼠体重400g～500g，成年大鼠体重200g～350g。随机分为4组： A1组（老年手术组），A0组（老年对照组），B1组（成年手术组），B0组（成年对照组），每组50只。对照组腹腔注射水合氯醛麻醉，但不进行手术；手术刺激组腹腔注射水合氯醛麻醉后行改良性剖腹探查术30min。按照随机的原则，于手术过后24h取10只大鼠进行水迷宫训练，测定认知功能，持续6d，并且分别于水迷宫实验的第1、3、5、7天在剩余的大鼠中取出10只大鼠处死取脑分离海马，采用PCR和Western blot法检测大鼠海马Hepcidin和FP1的表达。 结果 1、水迷宫结果 A1组第3、4、5d逃逸潜伏期较A0组延长（P<0.05）、B1组第3、4、5d逃逸潜伏期与B0组比较无统计学差异（P>0.05）；A0组第3、4、5d逃逸潜伏期与B1及B0组比较均无统计学差异（P>0.05）。A1组穿越平台的次数与A0组比较明显减少（P<0.05），而探索时间缩短（P<0.05）；B1与B0组比较穿越平台次数与探索时间无显著差异（P>0.05）；A0组与B0、B1组比较穿越平台次数与探索时间亦无显著差异（P>0.05）。2、Western blot结果 Western blot结果显示老年组大鼠经手术处理后Hepcidin表达较对照组增加（P<0.05），其中术后第1d Hepcidin表达增加最为明显，而成年大鼠手术处理后较对照组未见明显改变（P>0.05）；FP1的表达老年手术组较对照组出现下降（P<0.05），亦术后第1d下降最明显。 3、RT-PCR结果定量分析 老年组大鼠经手术处理后Hepcidin表达较对照组增加（P<0.05），第1天增加最明显，第3、5d逐渐降低，第7d趋于稳定（见表4）；而老年大鼠FP1RT-PCR结果定量分析（Y=-0.29X+11.77；R2=0.999；Ct值取15-35，见图3）FP1的表达老年手术组较对照组出现下降（P<0.05）。而成年大鼠手术处理后较对照组未见明显改变（P>0.05） 结论 1、通过Morris水迷宫实验，证实手术应激可以导致老龄大鼠的学习记忆功能出现下降，这与相关文献报道一致，而对成年大鼠的学习记忆功能影响不明显。 2、手术应激可以影响老年大鼠海马Hepcidin/FP1表达，成年大鼠未见明显改变。 3、手术应激引起的Hepcidin/FP1表达异常可能是大鼠术后学习记忆功能下降的原因之一。