針刺百會穴對老年大鼠吸入麻醉后認知功能障礙的影響

謝　冕，張雪梅，郭　波，張　益，喻　田

(1.重慶市中醫(yī)院麻醉科　400021； 2.重慶市婦幼保健院超聲科　400010；3 遵義醫(yī)學院麻醉學系，貴州遵義 563000)

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針刺百會穴對老年大鼠吸入麻醉后認知功能障礙的影響

謝冕1，張雪梅2，郭波1，張益3，喻田3

(1.重慶市中醫(yī)院麻醉科400021； 2.重慶市婦幼保健院超聲科400010；3 遵義醫(yī)學院麻醉學系，貴州遵義 563000)

目的探討針刺百會穴對老年大鼠異氟醚吸入麻醉后術(shù)后認知功能障礙(POCD)的效果及電生理機制。方法48只老年SD大鼠分為針刺百會穴+異氟醚吸入組(AI組)，單純異氟醚吸入組(I組)及對照組(C組)，每組16只。AI組與I組接受1.5%異氟醚吸入4 h，C組吸入空氣。麻醉7 d后從3組中各抽取8只進行Morris水迷宮實驗，包括定位航行實驗和空間探索實驗，以評估3組大鼠的空間學習記憶能力；其余大鼠進行在體電生理實驗，通過比較各組高頻刺激(HFS)前后海馬CA1區(qū)神經(jīng)元場興奮性突觸后電位(fEPSP)的幅度來評價長時程增強(LTP)的變化。結(jié)果AI組與C組每日定位航行實驗的逃避潛伏期均明顯短于I組(P<0.05)；I組跨臺次數(shù)(5.9±2.1)較AI組(15.4±1.6)與C組(16.4±1.1)明顯減少(P<0.01)；電生理實驗：C組在HFS后1、30 min和60 min的fEPSP幅度為248.2%±16.3%，217.5%±17.6%與195.8%±11.9%；I組分別為201.3%±19.7%，153.2%±13.9%，146.7%±22.8%，與C組相比顯著降低(P<0.01)；AI組相應(yīng)時間點的fEPSP幅度為240.5%±13.8%，199.6%±11.1%與194.2%±20.2%，與I組相比有明顯的升高(P<0.05)。I組HFS后fEPSP幅度明顯低于AI組與C組(P<0.05)；AI組與C組間兩種行為學實驗以及LTP實驗比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)論異氟醚吸入麻醉可導致老年大鼠發(fā)生明顯的POCD，而針刺百會穴可明顯緩解異氟醚所導致的學習記憶功能障礙。

認知障礙；海馬；針灸療法；老年大鼠；長時程增強

異氟醚是臨床上常用的吸入麻醉藥，但老年患者在異氟醚麻醉后卻時有精神錯亂、焦慮、人格改變以及學習記憶功能受損等中樞神經(jīng)功能障礙的發(fā)生，統(tǒng)稱為術(shù)后認知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction,POCD)[1]。如何預防這一并發(fā)癥成為了麻醉師目前所面臨的重大難題。針灸作為我國傳統(tǒng)醫(yī)學的瑰寶，已被證明有明顯的腦保護作用[2-3]。但其是否可以預防異氟醚麻醉所導致的POCD目前仍不明確。海馬神經(jīng)元長時程增強(long-term potentiation,LTP)是學習記憶的基礎(chǔ)，同時也是全身麻醉影響學習記憶的重要途徑[4]。因此本研究旨在通過行為學和電生理的方法，探討針刺百會穴預防老年大鼠POCD的效果及具體機制。

1　材料與方法

1.1材料健康成年SPF級SD大鼠48只，20月齡，雌雄不拘，體質(zhì)量510～650 g，購自第三軍醫(yī)大學實驗動物中心，動物許可證號：SCXK(渝)2007-0005。大鼠分為針刺百會+異氟醚吸入組(AI組)，單純異氟醚吸入組(I組)以及對照組(C組)，每組16只。

1.2方法

1.2.1麻醉方法AI組與I組大鼠放入麻醉箱中，吸入含1.5%異氟醚的運載氣體(每分鐘O21 L+ air 1 L)(批號：N0088008，Baxter公司，美國)4 h，C組則放入麻醉箱中吸入含30%氧氣的空氧混合氣4 h。AI組大鼠于異氟醚麻醉后取百會穴行針灸刺激，采用15 mm×0.26 mm毫針，接G6805-2型電針儀(上海華誼醫(yī)用儀器有限公司生產(chǎn))通電刺激至術(shù)畢。刺激波形疏密波，頻率2/15 Hz，電針強度為引起局部肌肉輕微顫動，大鼠穴位根據(jù)中國針灸學會實驗針灸研究會制訂的《動物針灸穴位圖譜》進行選擇。

1.2.2行為學實驗異氟醚麻醉后7 d各組均取8只大鼠行Morris水迷宮(成都泰盟科技有限公司)實驗。Morris水迷宮實驗在正式實驗開始前1 d，所有參與行為學實驗的動物適應(yīng)環(huán)境；由定位航行實驗和空間探索實驗組成的正式實驗。方法同王東等[5]報道。

1.2.3電生理記錄麻醉后7 d時3組各取8只大鼠行在體電生理記錄：大鼠頭部固定于腦立體定位儀上(深圳瑞沃德科技有限公司)，局部麻醉后切開頭皮，根據(jù)大鼠腦立體定位圖譜確定大鼠海馬CA1區(qū)(前囟后3.6 mm，中線旁3.0 mm，深度1.8～2.2 mm)及Schaffer側(cè)枝(前囟后4.1 mm，中線旁3.7 mm，深度2.6～3.0 mm)的坐標。記錄電極(阻抗：2MΩ，A-M System公司，美國)尖端置于CA1區(qū)，刺激電極(WPI公司，美國)置于Schaffer側(cè)枝。電生理數(shù)據(jù)采集通過Model 3000微電極放大器(A-M System公司，美國)完成，刺激的給予運用Master8刺激儀(AMPI公司，以色列)完成。首先給予波寬為0.1 ms的方波對Schaffer側(cè)枝進行刺激，調(diào)整刺激強度直至在CA1區(qū)所誘發(fā)的場興奮性突觸后電位(field excitatory postsynaptic potential，fEPSP)幅值約為最大值的50%，以此強度為基礎(chǔ)刺激強度，記錄此刺激強度下fEPSP 30 min，以確保突觸傳遞的穩(wěn)定。此后以3串200 Hz的高頻刺激(high frequency stimulation,HFS)誘發(fā)LTP，每串包含20個脈沖，每串間隔30 s，HFS后給予基礎(chǔ)刺激強度并記錄6 min。fEPSP幅值的計算方法為fEPSP起點到終點的連線與fEPSP最低值交匯處的垂直距離；以基礎(chǔ)刺激誘發(fā)fEPSP的幅度為100%，其他時點的數(shù)據(jù)均以此作歸一化；以HFS前后fEPSP的幅值的增幅代表LTP的程度，并觀察比較3組大鼠HFS前后LTP的情況。

2　結(jié)　果

各組大鼠在吸入異氟醚期間狀態(tài)良好，SpO2均在90%以上，且麻醉蘇醒良好。

2.1定位航行逃避潛伏期各組大鼠與第1天相比，后4 d的逃避潛伏期有不同程度的縮短(P<0.05),說明各組大鼠均對之前訓練產(chǎn)生了記憶。各組相比，AI組與C組每天的逃避潛伏期均明顯短于I組(P<0.05)，AI組與C組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2空間探索實驗I組跨臺次數(shù)(5.9±2.1)較AI組(15.4±1.6)與C組(16.4±1.1)明顯減少(P<0.01)，AI組跨臺次數(shù)與C組相比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.33組HFS前后fEPSP幅度(LTP)的比較各組在HFS后fEPSP幅度均升高30%以上，維持超過30 min，說明LTP誘發(fā)成功。C組在HFS后1、30、60 min的fEPSP幅度為248.2%±16.3%，217.45%±17.6%與195.8%±11.9%；I組分別為201.3%±19.7%，153.2%±13.9%，146.7%±22.8%，與C組相比顯著降低(P<0.01)；AI組相應(yīng)時間點的fEPSP幅度為240.5%±13.8%，199.6%±11.1%與194.2%±20.2%，與I組相比有明顯的升高(P<0.05)。AI組與C組間比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表1　3組大鼠5 d逃避潛伏期的比較

a：P<0.05，與C組相比；b：P<0.05，I組相比。

A：3組大鼠fEPSP幅度HFS前后變化示意圖，B：3組間比較的統(tǒng)計圖。a：P<0.05，b：P<0.01，與C組相比。c：P<0.05，與Ⅰ組相比。

圖13組大鼠fEPSP幅度(LTP)的比較。

3　討　論

隨著我國人口的逐漸老齡化，接受手術(shù)與麻醉的老年人勢必越來越多，而老年人術(shù)后易發(fā)生POCD，可導致患者生活質(zhì)量嚴重下降、住院時間延長、住院費用增加[6-7]。吸入麻醉藥是POCD的誘發(fā)因素之一。研究顯示，異氟醚麻醉后POCD的發(fā)生率可高達27%[8-9]。目前臨床上尚無特別有效的方法可預防異氟醚麻醉導致的POCD。有研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)前針刺百會穴可減少高齡患者術(shù)后認知功能障礙的程度，但該方法是否也可以減輕異氟醚所致的POCD，以及其具體的機制卻仍然不明[10-11]。

海馬神經(jīng)元的LTP在學習記憶的過程中扮演者非常重要的角色。研究發(fā)現(xiàn)，異氟醚對學習記憶影響的功能機制可能正是與其抑制了海馬神經(jīng)元的LTP有關(guān)[12-13]。在本研究中，老年大鼠吸入異氟醚7 d后在行為學上發(fā)生了明顯的學習記憶功能障礙，同時海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的LTP也明顯受到抑制。給予針刺百會穴干預后，老年大鼠的空間學習記憶能力與海馬神經(jīng)元LTP均恢復到了基本正常的水平。這說明了針刺百會穴對異氟醚所致的POCD有明顯的緩解效果，且其可能的作用機制是通過改善了異氟醚對海馬神經(jīng)元LTP的抑制作用。

針刺百會穴可提升陽氣，開竅啟閉，有醒神安神功效，同時還可以調(diào)節(jié)督脈。有研究報道，電針刺激督脈可增加腦部血流，改善腦部缺血癥狀，從而產(chǎn)生腦保護作用[14-15]。因此，本研究中，針刺百會穴可能正是通過這一途徑，改善了海馬神經(jīng)元的氧供，從而緩解了異氟醚所致的LTP抑制，最終達到了預防麻醉后POCD發(fā)生的效果。

綜上所述，異氟醚麻醉可導致老年大鼠發(fā)生明顯的POCD，而針刺百會穴可明顯緩解異氟醚所導致的學習記憶功能障礙，其機制可能與減輕異氟醚對海馬神經(jīng)元LTP的損傷有關(guān)。

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The impact of acupuncturing BaiHui on preventing cognitive dysfunction after isoflurane anesthesia in aged rats

Xie Mian1,Zhang Xuemei2,Guo Bo1,Zhang Yi3,Yu Tian3

(1.DepartmentofAnesthesiology,ChongqingHospitalofTCM,Chongqing400021,China;2.DepartmentofUltrasound,ChongqingHealthCenterofWomenandChildren,Chongqing400010,China;3.DepartmentofAnesthesiology,ZunyiMedicalCollege,Zunyi,Guizhou563000,China)

ObjectiveTo investigate the impact and electrophysiological mechanism of acupuncturing BaiHui in prevention of postoperative cognitive dysfunction (POCD) after isoflurane anesthesia.Methods48 aged rats were randomly assigned into 3 groups:acupuncturing BaiHui plus isoflurane anesthesia (group AI),group isoflurane anesthesia (group I) and control group (group C),with 16 rats in each groups respectively.Group AI and I inhaled 1.5% isoflurane for 4h and group C inhaled air.7 days after anesthesia,8 rats were extracted from each group for Morris water maze,including place navigation test and spatial probe test,for estimating the spatial learning-memory ability.Other rats were used for in vivo electrophysiological experiment.The variation of LTP was assessed via comparing the amplitude of field excitatory postsynaptic potential (fEPSP) before and after high frequency stimulation (HFS) in hippocampal CA1 regions.ResultsThe escape latency of place navigation test of group I was remarkably shorter than group AI and group C(P<0.05).In the spatial probe test,the frequency to cross the platform of group I was notably less than group AI and C (P<0.05).Amplitude of fEPSP after HFS in group I was lower than group AI and C as well.(P<0.05).However,there was no significant difference in the behavioral and electrophysiological results between group AI and C(P>0.05).ConclusionIsoflurane anesthesia could induce obvious POCD and learning-memory deficits in aged rat,which can be relieved by acupuncturing BaiHui.The underlying mechanism may be correlated with improvement of hippocampal oxygen supply and reduction of LTP lesions.

cognition disorders;hippocampus;acupuncture-moxibustion;aged rat;long-term potentiation

謝冕(1977-)，主治醫(yī)師，博士，主要從事中醫(yī)藥在圍術(shù)期的應(yīng)用，超聲影像學在圍術(shù)期的應(yīng)用等研究。

論著·基礎(chǔ)研究doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.26.008

R614.2 R254.3

A

1671-8348(2016)26-3624-03

2016-02-19

2016-04-06)