丙泊酚麻醉對老年小鼠空間記憶能力的影響

沈黎瑋，金玲艷，延泉德，龔艷玲，莊倩倩，吳丹紅*

1.復旦大學附屬上海市第五人民醫院神經內科，上海 200240 2.復旦大學附屬上海市第五人民醫院麻醉科，上海 200240 3.上海交通大學 Bio-X研究院，上海 200030

術后認知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)的發生與許多因素有關，其發生不僅是年齡相關的，全身麻醉藥物的應用也被認為是重要因素之一[1]。丙泊酚是目前臨床上普遍用于麻醉誘導、麻醉維持的一種新型快速、短效靜脈麻醉藥，具有起效快、蘇醒迅速、不良反應小等特點[2-3]。丙泊酚麻醉可損害大鼠空間記憶能力，尤其是短期記憶[3]。且丙泊酚可增加小鼠腦內tau蛋白磷酸化的程度，引起多個位點的tau蛋白過度磷酸化，降低磷酸酶2A的活性[4]。然而有meta分析顯示對于老年患者，丙泊酚麻醉比氣體麻醉出現術后早期認知功能障礙的發生率低[5]。還有研究發現，丙泊酚麻醉可增強大鼠的記憶能力[6]，提示丙泊酚對于動物認知功能的影響仍有爭議。為了探討丙泊酚麻醉對于小鼠行為學的影響，本研究采用老年小鼠作為研究對象，通過放射狀水迷宮實驗研究丙泊酚麻醉對老年小鼠空間學習記憶的影響。

1 材料與方法

1.1 動物來源及分組 由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供的健康SPF級雄性C57BL/6小鼠18只，小鼠在上海交通大學實驗動物中心分籠飼養至15個月齡。實驗動物在光/暗交替間隔周期為12 h，光照時間為7：00至19：00 的條件下飼養。18只小鼠隨機分為2組，丙泊酚麻醉組9只，對照組9只。

1.2 轉棒實驗 小鼠在轉棒儀(美國Med Associates Inc.)上行轉棒實驗，小鼠放置于轉棒上，轉棒以4～40 r/min的速度轉動，逐漸加速，以小鼠從轉棒上落下為實驗終止的時間，設定5 min為最長的運動時間。記錄小鼠運動的平均速度和在轉棒上的時間，每只小鼠重復實驗5次。

1.3 丙泊酚麻醉 采用1%的丙泊酚注射液(北京費森尤斯卡比醫藥有限公司)，給予小鼠1次250 mg/kg的丙泊酚注射液進行腹腔注射麻醉，以小鼠翻正反射消失作為進入麻醉狀態的標志，小鼠麻醉后被放置在加熱墊上維持體溫。對照組采用相當于丙泊酚注射劑量的20%中/長鏈脂肪乳注射液(西安力邦制藥有限公司)腹腔注射。

1.4 放射狀水迷宮實驗 放射狀水迷宮放置在1個四面墻壁有不同幾何圖形的房間內，這些幾何圖形作為小鼠的視覺線索。放射狀水迷宮的直徑為110 cm，水池中放置6個放射狀臂道，水迷宮的水溫維持在22～24℃。實驗共2 d，第1天，每只小鼠需行15次實驗，前12次實驗平臺1次露出，1次隱藏在水下，相互交替，最后3次實驗平臺隱藏在水下。平臺露出水面和隱藏在水下時距離水面的垂直距離均為1 cm。第2天，共15次實驗，平臺隱藏在水下。每只小鼠每次出發的臂道不同，同1只小鼠每次的目標平臺相同。小鼠找到平臺后在平臺上停留15 s作為訓練。每次實驗結束后將小鼠輕輕用干紙巾擦干，放回籠中，用加熱的燈泡照射取暖。每3次實驗更換1只小鼠。研究人員計算小鼠進入錯誤臂道的次數，如果小鼠15 s內不能進入臂道算是1次錯誤。每個實驗持續1 min，計算總的錯誤次數。每3次實驗的錯誤次數取平均值作為一組錯誤次數，2 d實驗共有10組數據[7]。2 d的水迷宮實驗由同一研究人員完成。研究人員對小鼠的分組情況不知情。

2 結 果

2.1 轉棒實驗 兩組小鼠在腹腔注射藥物前進行轉棒實驗，以了解小鼠的運動能力。丙泊酚麻醉組5次實驗轉棒時間的均值為(57.77±28.42) s，對照組為(44.67±11.09) s，兩組小鼠5次轉棒實驗的時間差異無統計學意義，說明兩組小鼠麻醉前的運動能力差異無統計學意義。

2.2 放射狀水迷宮實驗 兩組小鼠在注射丙泊酚和脂肪乳劑24 h后行放射狀水迷宮實驗，小鼠每天行15次實驗，每3次實驗中錯誤次數的均數作為1組實驗數據，每日有5組數據，實驗第2天最后1組數據的錯誤次數在1次和1次以下作為小鼠學習達標的標準。丙泊酚組9只小鼠中3只小鼠未達到學習標準，占30%；對照組9只小鼠中3只小鼠未達到學習標準，占30%。統計分析結果(圖1)顯示：兩組小鼠第2天5組實驗的錯誤次數差異無統計學意義(P=0.089)。然而在第2天第8個實驗組，兩組的錯誤次數有差異，對照組較丙泊酚組的錯誤次數增多(P=0.023)。

圖1 丙泊酚麻醉組和對照組小鼠放射狀水迷宮實驗的錯誤次數

3 討 論

本研究采用放射狀水迷宮實驗來檢測老年小鼠的空間記憶能力。檢測小鼠空間記憶能力的常用方法是Morris水迷宮，但該實驗的缺點是耗時長，常需要1周甚至更久的時間，對于沒有學會尋找平臺的小鼠則需要進一步延長訓練時間。本研究應用的2 d放射狀水迷宮實驗主要用于檢測小鼠的空間學習記憶能力。其優點是耗時短，大大提高了實驗的效率，同時也不需要像其他行為學實驗那樣通過食物剝奪和電刺激小鼠足部等對動物產生一定損害的方法來進行實驗[8]。

丙泊酚是臨床上常用的靜脈麻醉藥物，可以抑制NMDA受體激活，從而對學習記憶產生影響。以往對于丙泊酚對動物認知功能的研究有不同的看法，部分研究認為丙泊酚會損害大鼠的記憶能力，也有研究發現對大鼠的記憶能力無影響[9]。另外有研究發現丙泊酚可以增強大鼠的記憶能力。這些結果與研究中采用的丙泊酚劑量、麻醉次數和行為學評價方法不同等因素也有相關性。本研究選擇了目前較為常用的麻醉劑量進行麻醉，使得結果與文獻中的數據更有可比性。

本研究發現丙泊酚麻醉組小鼠與對照組小鼠的空間學習記憶能力無差異統計學意義。以往的研究中也有類似的結果。Mardini等[10]同樣用250 mg/kg劑量的丙泊酚給予平均月齡11個月的中老年小鼠和3xTgAD轉基因小鼠一次腹腔注射，并將麻醉組的小鼠分成2組，一組給予盲腸切除術，一組作為對照，在3周和15周行Morris水迷宮實驗未發現丙泊酚注射組的中老年3xTgAD轉基因小鼠出現空間記憶能力損害。另外甚至有研究發現丙泊酚對老年小鼠的空間記憶能力有改善作用。Shao等[11]的研究顯示每周腹腔注射50 mg/kg的丙泊酚，連續注射8周，老年小鼠的空間記憶能力有改善，連續注射16周，老年AD轉基因鼠的空間記憶能力有改善。也有研究顯示丙泊酚可以減少caspase-3的激活和Aβ寡聚體的產生[12]。由此可見，丙泊酚作為一種靜脈麻醉藥物與老年小鼠和AD小鼠的認知功能存在著密切的關系，值得作進一步深入研究。

本研究未發現丙泊酚組和對照組的空間記憶能力有統計學差異，分析原因可能是行為學實驗小鼠的樣本量偏小，進一步可以擴大樣本量進行研究。丙泊酚麻醉對于老年小鼠和成年小鼠認知功能影響有不同的結論，進一步的研究可以比較丙泊酚麻醉對于老年小鼠及成年小鼠認知功能影響的差異。丙泊酚對于動物認知功能的作用受劑量、次數等多種因素的影響，因此可以采用文獻中多次反復注射的方法來探究多次丙泊酚注射對于動物認知功能的影響。丙泊酚對于動物認知功能的影響存在短期和長期認知功能的影響，由于本研究條件的限制，所以未能進行慢性實驗的觀察，需要在今后的研究中進行補充。