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背景:全身麻醉在临床医疗中日趋广泛的使用增加了人们对其副作用的忧虑,随着神经科学的发展,全麻药物对于认知功能(学习记忆)的影响也越来越受到重视,已有的临床个案报道和基础研究结果多提示两者之间存在某种联系,但是由于缺乏系统性研究,目前关于全麻药物对学习记忆的影响仍有许多未知之处。
目的:考察临床常用全身麻醉药物对于阿尔采末病神经细胞模型损伤程度的影响,及其对痴呆模型大鼠学习记忆功能的影响,通过中枢神经兴奋性和抑制性系统内重要受体和关键蛋白的表达变化探讨这些影响作用的分子机制,以期为老年患者尤其是痴呆患者选择合适的全麻药物提供实验依据。
方法：通过原代培养的大鼠皮层和海马神经细胞,建立淀粉样蛋白(Aβ25-35)毒性损伤模型,通过细胞活性(MTT和LDH)测定,分别考察异丙酚,异氟醚、芬太尼和瑞芬太尼,及其联合用药对神经细胞Aβ25-35毒性作用的影响。同时通过采用免疫细胞化学、蛋白免疫印迹和电生理学技术,观察KCC2,GAD65/67,NR2B,神经元烟碱受体α7的表达和GABAA受体功能的变化,以探讨这些影响的分子机制。另外通过建立穹窿海马伞毁损的痴呆大鼠模型,以避暗行为学实验考察全麻药物对痴呆大鼠认知功能的影响。
结果：对于原代培养的大鼠皮层和海马神经细胞,Aβ25-3525μM具有显著的细胞毒性作用,并且能降低神经细胞GAD65/67、KCC2和α7的表达,增加NR2B蛋白水平。异丙酚呈剂量依赖性地加重皮层神经细胞Aβ25-35的损伤作用,但在Aβ25-35损伤皮层神经细胞6h后,50μM异丙酚可减轻该毒性作用。异丙酚呈剂量依赖性地增加皮层神经细胞KCC2表达,皮层神经细胞GAD65/67和KCC2蛋白水平随着Aβ25-35损伤和50μ异丙酚保护而相应的降低和增加。50μM丙酚加重Aβ25-35对海马神经细胞的毒性作用,对于海马神经细胞KCC2表达无影响。高浓度异氟醚吸入(2.0％,6h)对皮层和海马神经细胞Aβ25-35损伤无影响。异氟醚降低正常培养的皮层和海马神经细胞α7蛋白水平,促进Aβ25-35损伤产生的神经细胞α7表达降低。芬太尼和瑞芬太尼对正常培养和Aβ25-35损伤的皮层海马神经细胞活性无影响。10μM瑞芬太尼增加正常培养和Aβ25-35损伤所致皮层和海马神经细胞NR2B蛋白水平的升高,同时抑制海马脑片CA1区锥体细胞GABA能抑制性微小突触后电流。异丙酚联合芬太尼和瑞芬太尼均加重Aβ25-35的神经细胞毒性作用。异氟醚或异丙酚单独麻醉对痴呆大鼠的学习记忆功能没有显著影响。
结论：高浓度异丙酚和异丙酚联合芬太尼或联合瑞芬太尼均能加重Aβ25-35对原代培养的大鼠皮层和海马神经细胞的毒性作用,中枢抑制性和兴奋性神经传递系统功能失衡参与了Aβ25-35损伤培养神经细胞,以及全麻药物对其影响的分子机制。高浓度瑞芬太尼会增加中枢神经系统神经网络的兴奋性。这些结果提示,对于临床痴呆或者认知功能降低的患者,全麻药物单独或联合使用时药物浓度不宜过高。