不同全麻藥對老年大鼠學習記憶及腦內乙酰膽堿含量的影響

姜梅 魏之先 顏紅軍 吳秀英

·實驗研究·

不同全麻藥對老年大鼠學習記憶及腦內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習記憶以及腦內乙酰膽堿含量的影響。方法 60只老年SD大鼠，隨機分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5 d進行水迷宮測試。并檢測腦內乙酰膽堿含量。結果 S1組和P1組大鼠的定位航行試驗和空間探索實驗的成績均明顯低于N1組(P<0.05)，P1組的學習成績較S1組差(P<0.05)。S1組和P1組Ach含量較對照N1組降低，差異有統計學意義(P<0.001)。結論 麻醉藥可以使老年大鼠的學習記憶能力可逆性下降，影響腦內學習記憶的神經遞質乙酰膽堿，使之含量下降，從而影響學習記憶能力。

七氟醚；丙泊酚；老年大鼠；學習記憶；乙酰膽堿

臨床上常有患者麻醉手術后認知能力下降，尤以老年人多見。全麻藥與麻醉后學習記憶能力下降的關系尚不確定。本實驗以老年SD大鼠為研究對象，通過水迷宮測試和檢測海馬區腦組織中神經遞質乙酰膽堿(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習能力和記憶功能的變化和影響，探討麻醉藥導致老年人認知障礙的可能機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選用實驗動物健康SD大鼠60只，雌雄各半，月齡大于20個月，體重300～400 g，用MIRRIS水迷宮實驗篩選出記憶能力良好的老年大鼠進行實驗。記錄潛伏期，平臺象限活動時間與總游泳時間的百分比及撤去平臺后的游泳軌跡。將其中學習能力差或是完全找不到平臺的大鼠剔除。

1.2 實驗過程和分組 將大鼠隨機分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5 d進行水迷宮測試靜脈組經尾靜脈泵注丙泊酚0.5 mg/(kg·min)，在麻醉后第1天和第7天開始連續5 d進行水迷宮測試。未麻醉組做為對照組，進行從第1天和從第7天開始連續5 d進行水迷宮測試。

1.3 水迷宮測試 定位航行實驗：測試5 d，4次/d，上下午各2次，每次將大鼠從4個不同的象限入水，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間(潛伏期)，讓其在平臺上休息120 s再次入水。每天算數平均數就為當天的學習成績。空間探索實驗：在訓練周期的最后一次，將固平臺撤除，記錄大鼠在120 s內游泳通過平臺位置的次數，作為其空間探索能力。

1.4 乙酰膽堿的測定 于最后1次水迷宮實驗結束后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℃低溫保存備測。采用高效液相色譜分析法檢測Ach。

2 結果

2.1 SD大鼠麻醉后1 d學習記憶成績比較 各組第1天的定位航行實驗成績沒有明顯差異。從第2天起，S1組和P1組大鼠的定位航行試驗和空間探索實驗的成績均明顯低于N1組大鼠(P<0.05)，P1組的成績較S1組差(P<0.05)。7 d后學習記憶成績比較：大鼠的定位航行和空間探索實驗的成績較對照組變化不明顯，差異無統計學意義(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，差異有統計學意義(P<0.001)。第七天的各組差異不明顯。

3 討論

在中樞神經系統內海馬是研究認知功能的經典腦區，在全身麻醉應激反應中,海馬是最易受損的腦區,其病理生理變化是認知功能改變的物質基礎。乙酰膽堿是學習和記憶回路以及認知過程中重要的神經遞質[1]。動物實驗采用Moris水迷宮工具測試認知功能變化。Morris水迷宮實驗由美國科學家Richard GM Morris 于1981年建立。最初用于研究腦內結構對學習和記憶的調節作用，后來逐步發展成為目前最為常用的評價動物學習與記憶的模型,水迷宮實驗的最大優點在于，動物具有更大的、逃離水環境的動機。而且不必禁食，特別適合老年動物的測試，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習記憶功能的影響。結果表明，七氟醚吸入全麻后和丙泊酚靜脈全麻后的1～5 d內，都可以引起老年大鼠學習記憶功能下降，但丙泊酚組較七氟醚組學習成績更差，兩組都在7～12 d內上述抑制作用消失。說明全麻藥可以引起麻醉后老年大鼠學習記憶功能下降，并且這種影響是短暫的。七氟烷是臨床常用的揮發性麻醉藥之一，新型的鹵族類麻醉藥,其理化性質穩定,血氣分配系數小，誘導蘇醒快，可控性強等優點。丙泊酚以其誘導和代謝快的特點，廣泛地應用于臨床麻醉和ICU鎮靜，取得良好的效果。目前有關麻醉對學習記憶功能的影響是抑制或增強則有不同的報道[3]，對老年患者的學習記憶能力是否有影響更缺乏研究。

術后認知功能障礙(POCD)是指手術麻醉后發生的定向力、學習、記憶、注意等方面的認知功能下降,是手術后中樞神經系統并發癥之一,重度則出現嚴重記憶損害的癡呆。關于POCD發生的機制目前尚不清楚。麻醉手術后發生的認知和記憶功能障礙在成年和老年患者中均可發生,且部分發展為慢性病變,嚴重影響患者的康復和參與社會與家庭生活的能力。麻醉藥在POCD發生中的作用近年來受到關注。麻醉藥的作用機制非常復雜,對中樞神經系統的影響表現在很多方面,其中包括使膽堿乙酰轉移酶活力下降和(或)膽堿酯酶活力增強，有實驗[4]認為麻醉藥是老年人發生POCD的主要原因之一。

腦內海馬組織是學習記憶的高級神經活動中樞，腦內乙酰膽堿僅作為神經遞質存在于膽堿能神經元的囊泡中，是迄今發現的與學習記憶關系最為密切相關的一種神經遞質[5]，一旦釋出則在細胞間隙內被膽堿酯酶迅速水解，故腦組織內的乙酰膽堿含量可被作為膽堿能結構和功能的一項特異性指標。本實驗觀察到全麻后第1天組老年大鼠學習記憶行為學下降的同時，腦內海馬組織的乙酰膽堿含量也下降;但在全麻后第7天其對學習記憶能力抑制作用消失后，腦內海馬中乙酰膽堿含量也恢復正常。老年大鼠學習記憶功能改變和腦內海馬中乙酰膽堿含量變化相一致，我們推測腦內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習記憶功能下降的原因之一。

總之，本實驗結果顯示全麻藥能引起老年大鼠學習記憶能力短暫的下降，這種學習記憶的變化可能是與海馬中乙酰膽堿含量有關。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習記憶影響更強，這一結論來自于動物實驗。但是全麻沒有術后中長期的認知功能產生明顯的不利影響，至于引起短暫的POCD及海馬中乙酰膽堿下降發生機制及預防治療，需要進一步的研究。

[1] 杜敏逸,劉毓和,吳新民.反復吸入七氟烷對老年大鼠認知功能的影響.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亞單位與學習記憶.中國行為醫學科學,2006,15(1):91-92.

[3] 賴新生,王黎,唐純杰.點針對實驗性血管性癡呆大鼠學習記憶及SOD和MDA的影響.中國康復醫學雜志,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知障礙大鼠腦受體和ChAT酶活性的影響.中華麻醉學雜志,2005,25(1):22-25.

[5] 岳云,馮春生.全身麻醉藥物影響記憶機制的研究.首都醫科大學學報,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沈陽醫學院沈洲醫院麻醉科(姜梅 魏之先 顏紅軍);中國醫科大學盛京醫院麻醉科(吳秀英)