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第一部分CX3CL1蛋白/受体表达变化在大鼠POCD发生中作用的实验研究研究背景:术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction,POCD),是老年患者术后常见的中枢神经系统并发症,表现为注意力、记忆力和计算能力的减退。可致患者延迟康复、延长住院天数以及医疗费用增加等,严重时甚至影响病人出院后的生活质量。目前对POCD发生机制的主要研究为中枢神经系统炎症反应,海马区炎性反应与POCD有一定关联。CX3CL1作为一种抑制性趋化因子,作用于中枢系统的小胶质细胞上的CX3CR1受体上,可能调节小胶质细胞释放炎性因子,从而缓解POCD的发生及发展。研究目的:本实验拟研究CX3CL1/CX3CR1介导的信号途径对小胶质细胞的调控及其在POCD发生中的作用。1.通过建立POCD模型研究大鼠的整体行为学指标,使用水迷宫法来检测大鼠的空间记忆能力,确定胫骨骨折术前及术后大鼠认知行为学的改变;2.检测大鼠在发生POCD时,中枢炎性因子变化的同时,中枢CX3CL1表达的变化,明确中枢CX3CL1的变化与中枢炎性因子的变化之间是否存在关联;3.通过对比术前及术后大鼠海马中小胶质细胞的活化数目,脑脊液和海马中各种炎性细胞因子TNF-ɑ、IL-1β,趋化因子CX3CL1以及CX3CR1受体数目的变化,阐明CX3CL1是否通过作用于小胶质细胞上的CX3CR1受体来调控小胶质细胞释放炎性因子影响POCD的发生。研究方法:第一部分:建立胫骨骨折模型,选择16只雄性SD大鼠随机分成模型组与对照组,于胫骨骨折术后1至5天分别测定两组大鼠的行为学指标,中枢炎性因子及CX3CL1表达的变化。第二部分:选择16只雄性SD大鼠随机分成模型组与对照组,于胫骨骨折术后6小时,24小时分别测定两组大鼠海马区小胶质细胞活化数量及细胞上CX3CR1受体的表达变化。研究结果:1.造模后2至5天,胫骨骨折组大鼠的水迷宫实验的航行时间及距离均明显多于对照组(P<0.05),两组行为学时间对照说明造模组大鼠较对照组在术后出现认知功能障碍证明大鼠术后认知功能障碍模型造模成功。2.模型组大鼠在术后第3天血清中炎性因子TNF-ɑ、IL-1β的浓度较对照组高,而趋化因子CX3CL1的浓度较对照组低(P<0.05);海马中炎性因子TNF-ɑ、IL-1β的表达较对照组多,而趋化因子CX3CL1的表达较对照组少(P<0.05);脑脊液中炎性因子TNF-ɑ、IL-1β的浓度较对照组高,而趋化因子CX3CL1的浓度较对照组低(P<0.05)。3.造模后6小时,24小时胫骨骨折组大鼠海马区活化的小胶质细胞活化数目明显多于对照组,而细胞表面的CX3CR1受体表达低于对照组(P<0.05),提示海马区小胶质细胞的活化数量增多和小胶质细胞上CX3CR1受体表达的下调与术后认知功能障碍的发生可能有一定的关联。研究结论:1.结果提示大鼠血清中炎性因子浓度的增高,海马中炎性因子表达的增多,脑脊液中炎性因子浓度的增高,而趋化因子CX3CL1的浓度降低及表达减少,与术后认知功能障碍的发生可能存在一定的关联。2.数据表明大鼠发生POCD与中枢海马区小胶质细胞活化数量的增多有一定的关联,CX3CR1受体在活化小胶质细胞表面表达下降,CX3CL1是否通过作用于CX3CR1受体来调节小胶质细胞来调控POCD的发生,还需要进一步的实验来证实。第二部分右美托咪定对大鼠胫骨骨折手术所致术后认知功能障碍的影响研究背景:右美托咪定是一种新型高效高选择性的ɑ2肾上腺素受体激动剂,具有镇静、镇痛和抗交感作用,抑制机体术后应激反应和炎症反应,不抑制呼吸功能。目前,广泛应用于重症监护和临床麻醉领域。最近几年来,越来越多的研究表明右美托咪定可以改善老年患者术后的认知功能,降低患者POCD的发生率,但其作用机制还不明确。POCD的发生与中枢炎性反应有关,趋化因子CX3CL1对中枢炎性反应有调控作用,我们前期实验也证实CX3CL1在大鼠中枢的变化与中枢炎性因子的变化以及POCD的发生有相关性。通过调控趋化因子CX3CL1来调控中枢炎症反应可能是治疗及缓解POCD的一种机制,右美托咪定对POCD缓解及干预是否与此有关尚未明确。我们将通过建立大鼠胫骨骨折术后POCD模型,探讨右美托咪定预处理对术后认知功能障碍的作用,及其与CX3CL1之间的关系。研究目的:1.通过建立POCD模型研究大鼠的行为学指标,采用Y迷宫(Y maze)评价大鼠的认知功能,确定胫骨骨折术前及术后大鼠认知行为学的改变;2.明确大鼠发生POCD与海马区CX3CL1蛋白表达及CX3CL1 m RNA的表达有关联;3.探讨右美托咪定对大鼠胫骨骨折手术所致术后认知功能障碍的改善作用及其与中枢CX3CL1蛋白及CX3CL1 m RNA的表达的关联性。研究方法:第一阶段:选择16只雄性SD大鼠,随机分为对照组和胫骨骨折组,于胫骨骨折手术造模后1、3、5、7天分别测定两组大鼠行为学指标及海马区CX3CL1蛋白及CX3CL1 m RNA的表达变化。第二阶段:选择24只雄性SD大鼠,随机分为对照组、胫骨骨折组和胫骨骨折+CX3CL1中和抗体组。分别测定各组大鼠行为学指标及海马区CX3CL1蛋白的表达变化。第三阶段:选择24只雄性SD大鼠,随机分为对照组、胫骨骨折组及胫骨骨折+Dex组。分别测定各组大鼠行为学指标及海马区CX3CL1蛋白和CX3CL1m RNA的表达变化。研究结果:1、造模后1、3、5、7天,胫骨骨折组大鼠的新异臂探索时间明显低于对照组(P<0.05);胫骨骨折组大鼠海马区CX3CL1蛋白和CX3CL1 m RNA的表达明显低于对照组(P<0.05)。2、胫骨骨折+CX3CL1中和抗体组大鼠新异臂探索时间明显低于胫骨骨折组;胫骨骨折+CX3CL1中和抗体组大鼠海马区CX3CL1蛋白的表达明显低于胫骨骨折组。3、Dex组大鼠新异臂探索时间明显长于胫骨骨折组(P<0.05);Dex组大鼠海马区CX3CL1蛋白及CX3CL1 m RNA的表达明显高于胫骨骨折组(P<0.05)。结论:1.在本实验条件下,大鼠POCD的发生与中枢神经系统的炎性反应有关联,中枢神经系统趋化因子CX3CL1的表达增多可以减少中枢炎性因子的释放来改善POCD的发生。2.研究结果提示给予大鼠右美托咪定可以通过增加中枢海马区的CX3CL1的表达来降低大鼠发生POCD,从而改善了术后认知功能障碍。