七氟醚對(duì)胎兒大腦毒性作用機(jī)制及干預(yù)措施研究進(jìn)展

孫 婧 ,馬小山 ,宋雪松

（1.吉林大學(xué)第一醫(yī)院麻醉科，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)外科，吉林 長(zhǎng)春 130021）

孕婦由于創(chuàng)傷、感染和胎兒干預(yù)等多種因素而接受非產(chǎn)科麻醉的比例逐年升高［1］。七氟醚是目前最常用的吸入麻醉藥。研究［2］顯示：七氟醚會(huì)對(duì)胎兒神經(jīng)發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)的增加，甚至?xí)绊懫涑錾蟮膶W(xué)習(xí)與記憶，其機(jī)制的研究從最初的神經(jīng)細(xì)胞凋亡逐漸轉(zhuǎn)向具有發(fā)育特征的神經(jīng)細(xì)胞增殖、遷移、突觸形成和遞質(zhì)傳遞等。目前，七氟醚對(duì)發(fā)育中胎兒的毒性作用及其作用機(jī)制尚未完全闡明。探索七氟醚對(duì)胎兒大腦的損傷機(jī)制并尋求有效的保護(hù)措施極其重要。本研究基于新的體內(nèi)和體外研究結(jié)果，就七氟醚對(duì)胎兒大腦毒性作用的機(jī)制及干預(yù)措施的研究進(jìn)展進(jìn)行歸納，以期為產(chǎn)科麻醉中胎兒大腦損傷的機(jī)制研究及臨床實(shí)踐提供新的思路。

1 胎兒大腦的生長(zhǎng)和發(fā)育

神經(jīng)元在妊娠早期開始形成，在生發(fā)基質(zhì)和腦室下區(qū)發(fā)育后，神經(jīng)元在妊娠12～20 周遷移。皮質(zhì)神經(jīng)元跟隨膠質(zhì)細(xì)胞的支架遷移到達(dá)最終目的地。遷移后，從妊娠24 周到出生后4 周，出現(xiàn)了一個(gè)快速的程序性細(xì)胞死亡期，即細(xì)胞凋亡期。神經(jīng)細(xì)胞凋亡或程序性細(xì)胞死亡發(fā)生率很高，神經(jīng)元數(shù)量幾乎減少了50%。神經(jīng)元突觸的增殖約在妊娠的第20 周開始并持續(xù)加快，突觸數(shù)量在1～2 歲時(shí)達(dá)到高峰，突觸數(shù)量較成人約多50%。隨后，一些突觸經(jīng)歷了一個(gè)修剪過程，在這個(gè)過程中，突觸連接發(fā)生了丟失。髓鞘形成開始于妊娠中期，并在整個(gè)兒童期以較慢的速度持續(xù)進(jìn)行［3］。

神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中起重要作用，其影響神經(jīng)遷移和分化，特別是有助于突觸回路的形成［4］。

2 七氟醚暴露對(duì)胎兒大腦的影響

七氟醚是一種揮發(fā)性麻醉劑，是臨床上最常用的藥物，也是維持適當(dāng)麻醉水平和抑制非產(chǎn)科手術(shù)子宮收縮的良好選擇。作為一種低相對(duì)分子質(zhì)量的親脂性藥物，七氟醚可以穿過胎盤，在母體和胎兒循環(huán)之間快速平衡，能迅速?gòu)脑袐D和新生兒體內(nèi)清除，對(duì)新生兒Apgar 評(píng)分和臍帶血?dú)鉄o明顯影響。

幾十年來，麻醉藥物對(duì)哺乳動(dòng)物腦發(fā)育過程中的神經(jīng)毒性越來越受到關(guān)注。七氟醚多次刺激可能引起神經(jīng)毒性，CHAI 等［5］研究顯示：妊娠期多次七氟醚暴露可能影響胎兒神經(jīng)元遷移缺陷，前列腺素D2 合酶（prostaglandin D2 synthase，Ptgds）在七氟醚暴露引起的神經(jīng)元遷移缺陷的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。此外，七氟醚對(duì)大腦損傷具有濃度依賴性。研究［6］顯示：在妊娠中期暴露于高濃度（3.5%）的七氟醚會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞凋亡，從而導(dǎo)致后代的學(xué)習(xí)和記憶功能障礙，低濃度（2%）七氟醚暴露的動(dòng)物中未觀察到上述變化。與其他大腦區(qū)域比較，海馬作為大腦學(xué)習(xí)和記憶的關(guān)鍵組成部分，更容易受到七氟醚的影響［7］。

2016 年12 月14 日，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布“藥品安全通報(bào)”，警告3 歲以下兒童或妊娠晚期孕婦反復(fù)或超過3 h 使用全麻和鎮(zhèn)靜藥物“可能影響胎兒及兒童的大腦發(fā)育”。但目前全麻藥對(duì)發(fā)育期大腦神經(jīng)毒性的臨床研究證據(jù)尚不充分。一些回顧性臨床研究報(bào)道了幼兒的麻醉暴露與神經(jīng)功能的長(zhǎng)期損害之間的關(guān)系，麻醉暴露是患兒術(shù)后行為異常和遲發(fā)性學(xué)習(xí)障礙的重要危險(xiǎn)因素［8-9］。一項(xiàng)隊(duì)列研究［10］結(jié)果顯示：某些嬰兒先天性畸形與受雇為護(hù)士的母親接觸麻醉氣體有關(guān)，表明妊娠期而非兒童期接觸麻醉劑可能會(huì)增加其后代神經(jīng)發(fā)育和行為異常的風(fēng)險(xiǎn)，其潛在機(jī)制值得探討。

3 妊娠期七氟醚暴露對(duì)胎兒大腦損傷的機(jī)制

3.1 神經(jīng)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是指由體內(nèi)外因素觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致的細(xì)胞死亡過程，為程序性細(xì)胞死亡的形式之一。凋亡可以通過3 種關(guān)鍵途徑發(fā)生，包括內(nèi)在線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑以及外在死亡受體激活的凋亡途徑。線粒體通過向細(xì)胞質(zhì)中釋放促凋亡物質(zhì)來影響包括神經(jīng)元在內(nèi)的各種類型細(xì)胞的凋亡，這些物質(zhì)中最突出的是細(xì)胞色素C，可導(dǎo)致半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的激活和細(xì)胞死亡。內(nèi)在線粒體途徑由B 細(xì)胞淋巴瘤2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）家族蛋白調(diào)節(jié)，包括抗凋亡因子Bcl-2 和促凋亡因子Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）［11］。Bax 可被凋亡刺激激活并使線粒體外膜通透性增加，導(dǎo)致細(xì)胞色素C 從線粒體膜間腔重新分布到細(xì)胞質(zhì)中，而Bcl-2 可以通過抑制Bax 來保護(hù)線粒體凋亡途徑。目前對(duì)七氟醚神經(jīng)毒性作用的研究多集中在神經(jīng)細(xì)胞凋亡。懷孕大鼠長(zhǎng)期接觸七氟醚后，電鏡分析結(jié)果顯示：其后代海馬神經(jīng)元線粒體嵴損傷、空泡變性、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張和不規(guī)則核型，細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)凋亡小體［2］。WANG等［12］發(fā)現(xiàn)：暴露于3%和4%七氟醚的大鼠后代神經(jīng)細(xì)胞中Bax 和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3，Caspase-3）的mRNA 和蛋白表達(dá)水平明顯升高，Bcl-2 表達(dá)水平明顯降低，表明七氟醚可能通過線粒體依賴性途徑誘導(dǎo)妊娠期暴露的大鼠后代的神經(jīng)細(xì)胞凋亡。

七氟醚的主要作用機(jī)制是激動(dòng)γ-氨基丁酸A 型（type A γ-aminobutyric acid，GABAA）受體和（或）抑制N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-Daspartic acid receptor，NMDAR）。GABAA受體是七氟醚的主要靶點(diǎn)，在未成熟神經(jīng)元中是興奮性的，而不是抑制性的。七氟醚可過度激活發(fā)育中神經(jīng)元的GABAA受體，結(jié)合Na+-K+-2Cl?共轉(zhuǎn)運(yùn)體1 的協(xié)同作用，并刺激一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)源性凋亡［13］。GABAA受體有α1、α2 和β 3 種亞型，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元發(fā)育過程中調(diào)節(jié)腦形態(tài)變化，α1 是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育早期的主要亞基，后期α2 的增加使GABAA受體的作用從興奮性轉(zhuǎn)變?yōu)橐种菩?。七氟醚暴露可誘導(dǎo)早期神經(jīng)元凋亡，可能與α2 向α1 傳遞有關(guān)［14］。NMDAR是谷氨酸受體的一種，被認(rèn)為與發(fā)育中大腦的突觸可塑性有密切關(guān)聯(lián)，另外，NMDARs 的過度刺激可引起神經(jīng)元凋亡。突觸內(nèi)NMDAR 在細(xì)胞存活中起重要作用，突觸外NMDAR 的激活與細(xì)胞死亡有關(guān)。目前的研究［2］顯示：七氟醚誘導(dǎo)大鼠發(fā)育期神經(jīng)元凋亡，并伴有NMDAR1 和NMDAR2A 增加及NMDAR2B 的降低。NMDAR1 對(duì)發(fā)育中大腦的興奮性毒性損傷高度敏感。因此，七氟醚暴露后NMDAR1 表達(dá)增加可能有助于解釋神經(jīng)元凋亡數(shù)增加的現(xiàn)象。

WANG 等［6］發(fā)現(xiàn)：妊娠中期暴露于3.5%七氟醚會(huì)降低血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）和磷酸化蛋白激酶B（phospho rylated protein kinase B，p-AKT）蛋白水平，并誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞凋亡。七氟醚麻醉誘導(dǎo)的神經(jīng)干細(xì)胞凋亡與自噬之間的關(guān)系尚未明確。ZHOU 等［15］研究表明：4.1%七氟醚治療可誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并激活自噬，拮抗七氟醚誘導(dǎo)的H4 人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡，該差異可能是由于自噬水平隨著細(xì)胞類型以及麻醉劑暴露的濃度和持續(xù)時(shí)間而變化。3.5%七氟醚可引起過度的自噬，過度自噬可通過誘導(dǎo)關(guān)鍵細(xì)胞成分的過度降解、消耗細(xì)胞能量和擾亂細(xì)胞內(nèi)環(huán)境而損害基本細(xì)胞功能，甚至直接促進(jìn)細(xì)胞死亡［16］。細(xì)胞凋亡和自噬均參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。自噬是一種高度保守的自我降解過程，涉及生理和病理情況，如營(yíng)養(yǎng)缺乏、壓力、衰老和細(xì)胞內(nèi)感染。基本的自噬水平可以降解受損的細(xì)胞器和長(zhǎng)壽命的蛋白質(zhì)；相反，過度自噬可能會(huì)干擾細(xì)胞的生理過程，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。自噬對(duì)細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)和執(zhí)行至關(guān)重要，可能是通過共同的調(diào)節(jié)因子，如Bcl-2 家族蛋白來實(shí)現(xiàn)的。此外，自噬體在細(xì)胞內(nèi)為Caspase 處理提供了一個(gè)基于膜的平臺(tái)來促進(jìn)細(xì)胞凋亡［17］。研究［18］表明：MK801 誘導(dǎo)的NMDAR 阻斷促進(jìn)了自噬途徑，在未成熟γ-氨基丁酸能中間神經(jīng)元凋亡之前，使用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）可以阻止凋亡。妊娠第14 天的大鼠暴露于3.5%七氟醚2 h 會(huì)通過10 號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（phosphatase and tension homolog deleted on chromosome ten，PTEN）/ 蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）/ 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）途徑引起胎鼠腦過度自噬，增強(qiáng)神經(jīng)干細(xì)胞的凋亡，而自噬抑制劑3-MA 抑制自噬降低神經(jīng)干細(xì)胞凋亡，抑制Bcl-2 表達(dá)的降低，并減少末端脫氧核糖基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記（TUNEL）陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量［19］。

3.2 突觸可塑性的改變

突觸可塑性，包括突觸數(shù)量和功能的變化，被認(rèn)為是學(xué)習(xí)和記憶的主要機(jī)制。研究［20］顯示：七氟醚麻醉降低了胎鼠大腦組織中的突觸后致密物-95（post-synaptic density protein 95，PSD-95）水平和子代小鼠海馬突觸素水平，白細(xì)胞介素6 抗體可減輕七氟醚引起的神經(jīng)元PSD-95 水平降低。PSD-95 是一種突觸后標(biāo)記物，PSD-95 的減少與突觸數(shù)目減少或突觸丟失有關(guān)，可能是導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙的相關(guān)因素。麻醉藥誘導(dǎo)的生長(zhǎng)相關(guān)蛋白43（growth-associated protein 43，GAP-43）和PSD-95 降低可能導(dǎo)致發(fā)育中的大腦神經(jīng)可塑性降低和認(rèn)知障礙［2］。GAP-43 是一種磷蛋白，與軸突連接的發(fā)育和重構(gòu)相關(guān)。WU 等［21］發(fā)現(xiàn)：反復(fù)七氟醚暴露會(huì)降低后代大鼠海馬組織中PSD-95 和GAP-43 的表達(dá)以及樹突棘數(shù)量，并伴有組蛋白乙?；湍X源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）水平降低，從而損傷后代空間學(xué)習(xí)記憶能力。組蛋白乙?；潜碛^遺傳修飾的一種常見類型，廣泛參與發(fā)育中的大腦的塑造以及環(huán)境刺激引起的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)和記憶適應(yīng)。BDNF 是一種涉及突觸調(diào)節(jié)的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)蛋白，是組蛋白乙?；哪繕?biāo)。PSD-95 和GAP-43 的水平可能受BDNF 的調(diào)節(jié)，BDNF 在海馬突觸可塑性中起主導(dǎo)作用。成熟的BDNF 作用于原肌球蛋白相關(guān)激酶B（tropomyosin receptor kinase B，TRKB）以促進(jìn)細(xì)胞存活和突觸可塑性，而BDNF 前體（probrain derived neurotrophic factor，pro-BDNF）主要與低親和力神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子受體p75（p75 neurotrophin receptor，p75NTR）結(jié)合。激活的p75NTR通過下游效應(yīng)器Ras 同源基因家族成員A（ras homolog gene family member A，RhoA）誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白解聚，導(dǎo)致突觸丟失和細(xì)胞死亡［22］。

YU 等［23］發(fā)現(xiàn)：孕晚期大鼠的七氟醚暴露會(huì)通過上調(diào)HDAC2 的表達(dá)和下調(diào)環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-responsive element-binding protein，CREB）及NR2B 的表達(dá)而損害其后代的學(xué)習(xí)和記憶能力。組蛋白去乙?；?（histone deacetylase 2，HDAC2）的過表達(dá)減少了與認(rèn)知有關(guān)的基因啟動(dòng)子區(qū)域中的組蛋白乙?；?，導(dǎo)致相應(yīng)蛋白表達(dá)的下調(diào)和突觸可塑性紊亂，并導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶障礙［24］。在NMDAR 的亞基中，NR2B 是 學(xué)習(xí)和記憶的積極調(diào)節(jié)因子。NR2B 基因敲除導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙，而NR2B 基因轉(zhuǎn)染可促進(jìn)小鼠長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long-term potentiation，LTP）的形成，增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶能力［25］。前期的研究［26-27］顯示：CREB 的激活促進(jìn)了突觸的易化，而CREB 在絲氨酸-133（serine-133，Ser-133）位點(diǎn)的去磷酸化誘導(dǎo)了長(zhǎng)時(shí)程抑制（long term depression，LTD）的發(fā)生。

FOS 是c-fos 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的成熟mRNA 編碼的一種核磷蛋白。研究［2］顯示：七氟醚誘導(dǎo)大鼠發(fā)育神經(jīng)毒性，并伴有海馬中蛋白激酶Cα（protein kinase C alpha，PKCα）和磷酸化c-Jun 氨基末端激酶（phosphorylation c-Jun N-terminal kinase，p-JNK）的上調(diào)，磷酸化細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（phosphorylated extracellular signal regulated kinase，p-ERK）和FOS 蛋白的下調(diào)。c-fos 基因?qū)儆诩纯淘缙趹?yīng)答基因，在神經(jīng)元的生長(zhǎng)和分化中起重要作用，可能與LTP 的形成和維持有關(guān)。

3.3 神經(jīng)炎癥

神經(jīng)炎癥在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中尤其重要。大腦中的促炎細(xì)胞因子是神經(jīng)元發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，并且與認(rèn)知功能障礙和精神病理學(xué)密切相關(guān)。促炎細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）和IL-6，可由活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放，引發(fā)神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙［28］。更高濃度的促炎細(xì)胞因子抑制LTP 并損害記憶［29］。有學(xué)者［20］發(fā)現(xiàn)：在妊娠小鼠中，臨床上相關(guān)的七氟醚麻醉可引起胎鼠以及后代小鼠腦組織中的IL-6 水平升高。膠質(zhì)細(xì)胞，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，是大腦中IL-6 的主要來源。七氟醚誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥的機(jī)制尚待確定。HIROTSU 等［30］研究顯示：孕鼠暴露2%七氟醚可明顯誘導(dǎo)胎鼠大腦中IL-6 mRNA 和蛋白的表達(dá)，而其他促炎細(xì)胞因子IL-17、IL-1β 和TNF-α 水平并未升高，體外實(shí)驗(yàn)顯示七氟醚可促進(jìn)BV-2 小膠質(zhì)細(xì)胞ERK 磷酸化并上調(diào)IL-6，但在神經(jīng)元中未發(fā)生。控制促炎細(xì)胞因子釋放的主要途徑包括絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs），IL-6被認(rèn)為是膠質(zhì)細(xì)胞ERK 信號(hào)傳遞的主要靶點(diǎn)。因此，七氟醚可能通過激活ERK信號(hào)傳導(dǎo)來誘導(dǎo)IL-6水平升高從而引發(fā)神經(jīng)炎癥。目前對(duì)發(fā)育期麻醉引起的神經(jīng)炎癥的研究較少，現(xiàn)有的研究尚未闡明麻醉及手術(shù)共同引起的神經(jīng)炎癥還是各自單獨(dú)引起，神經(jīng)炎癥與七氟醚誘導(dǎo)的認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性仍有待進(jìn)一步探討。

3.4 神經(jīng)元遷移缺陷

哺乳動(dòng)物的新皮層具有高度組織化的六層層流結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了包括學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知在內(nèi)的復(fù)雜大腦功能的基礎(chǔ)。正確的神經(jīng)元遷移對(duì)正常的大腦功能至關(guān)重要。在人類胚胎發(fā)育后期神經(jīng)回路發(fā)育之前，會(huì)產(chǎn)生各種功能性細(xì)胞，并在妊娠期間遷移到適當(dāng)?shù)奈恢?。神?jīng)元遷移始于受孕后8 周，并發(fā)生在妊娠中期。CHAI 等［5］研究顯示：妊娠小鼠2 次接觸七氟醚，而不是單次接觸七氟醚，會(huì)導(dǎo)致子代小鼠神經(jīng)元遷移缺乏，增加子代小鼠大腦中Ptgds蛋白的表達(dá)。Ptgds 是一種N-糖基化蛋白，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心臟等組織中高水平表達(dá)。LEE 等［31］發(fā)現(xiàn)：脂質(zhì)運(yùn)載蛋白型前列腺素D2 合成酶（lipocalin-type prostaglandin D2 synthase，L-Ptgds）在體內(nèi)和體外誘導(dǎo)膠質(zhì)細(xì)胞遷移和形態(tài)改變。RAGOLIA 等［32］研究顯示：L-Ptgds 可延緩細(xì)胞周期進(jìn)程，并抑制血管平滑肌細(xì)胞的遷移。上述2 項(xiàng)研究均表明：L-Ptgds 促進(jìn)細(xì)胞遷移的活性與前列腺素D2 的產(chǎn)生無關(guān)。因此，Ptgds 蛋白水平的升高可能與神經(jīng)元遷移障礙的嚴(yán)重程度有關(guān)。

神經(jīng)元遷移缺陷所涉及的機(jī)制尚未明確。研究［5］表明：Ptgds siRNA 可減輕多次七氟醚暴露引起的神經(jīng)元遷移障礙。Wnt 蛋白是神經(jīng)元遷移和分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。WONG 等［33］報(bào)道了在神經(jīng)元細(xì)胞中，前列腺素E2 通過蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）和PI3K 激活Wnt 信號(hào)通路，改變Wnt 激活細(xì)胞的平均遷移速度。因此，Ptgds 可能通過Wnt 信號(hào)通路對(duì)神經(jīng)元遷移產(chǎn)生影響。上述研究結(jié)果表明：Ptgds 在七氟醚暴露誘導(dǎo)的神經(jīng)元遷移缺陷的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。

3.5 神經(jīng)干細(xì)胞增殖抑制

胎兒干預(yù)技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致在妊娠中期接受全身麻醉的孕婦數(shù)量增加，該時(shí)期的特點(diǎn)是胎兒神經(jīng)干細(xì)胞大量增殖，其對(duì)于依賴海馬的學(xué)習(xí)行為至關(guān)重要。神經(jīng)干細(xì)胞是具有自我更新能力的多功能細(xì)胞，最終分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。自我更新能力有2 個(gè)決定因素：細(xì)胞死亡和增殖。長(zhǎng)時(shí)間暴露于高濃度七氟醚可通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制細(xì)胞增殖來降低神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新能力。麻醉濃度和暴露時(shí)間是決定細(xì)胞毒性的2 個(gè)重要因素。應(yīng)用七氟醚治療會(huì)降低培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新能力［34］。WANG 等［35］發(fā)現(xiàn)：3.5%七氟醚麻醉對(duì)妊娠中期大鼠的治療可抑制胎鼠神經(jīng)干細(xì)胞增殖，并以濃度依賴的方式誘導(dǎo)后代大鼠的學(xué)習(xí)和記憶障礙。暴露于高濃度的七氟醚會(huì)升高胎鼠的糖原合成激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）水平和降低β 連環(huán)蛋白（β-catenin）水平，并且這種變化伴隨著分化抗原簇44（cluster of differentiation 44，CD44）和細(xì)胞周期蛋白D1（cyclinD1）轉(zhuǎn)錄的降低，表明七氟醚通過抑制Wnt/β-catenin 途徑來抑制神經(jīng)干細(xì)胞的增殖。

研究［19］顯示：七氟醚會(huì)引起胎兒腦細(xì)胞過度自噬，增加的自噬導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞增殖降低，3-MA 抑制自噬明顯提高了巢蛋白的表達(dá)和Ki67 陽(yáng)性細(xì)胞的比例。破壞自噬機(jī)制可以改變正常的增殖，自噬/芐氯素1 調(diào)節(jié)因子1（activating molecule in beclin1-regulated autophagy，Ambra1）是控制細(xì)胞增殖所必需的，而beclin-1 與細(xì)胞增殖呈負(fù)相關(guān)關(guān) 系［36-37］。皮層中自噬相關(guān)基因5（autophagy related gene-5，Atg5）的缺失特異性導(dǎo)致神經(jīng)元增殖增加［38］。上述研究表明：七氟醚引起的高水平自噬可能是抑制神經(jīng)干細(xì)胞增殖的部分原因。

3.6 異常甲基化

甲基化是表觀遺傳修飾的一種，是在細(xì)胞內(nèi)普遍發(fā)生的一種修飾過程和反應(yīng)。甲基化異常與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有密切關(guān)聯(lián)。S-腺苷甲硫氨酸是最重要的生物標(biāo)志物，其在許多基本代謝過程中起著甲基供體的作用。產(chǎn)前暴露于七氟醚導(dǎo)致S-腺苷甲硫氨酸水平降低，說明七氟醚可能會(huì)導(dǎo)致后代異常甲基化［39］。

DNA 和氨基酸水平的異常甲基化與神經(jīng)功能障礙有關(guān)。DNA 甲基化功能失調(diào)與神經(jīng)炎癥有關(guān)，并且其被認(rèn)為是許多神經(jīng)退行性疾病的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，包括阿爾茨海默病和帕金森病［40］。新生大鼠反復(fù)接觸七氟醚會(huì)導(dǎo)致DNA 甲基化和海馬突觸可塑性相關(guān)基因的下調(diào)，從而導(dǎo)致功能認(rèn)知障礙，這些有害影響可以通過應(yīng)用DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑5-AZA 預(yù)處理來挽救［41］。在氨基酸甲基化方面，氨基酸的異常甲基化干擾了半胱氨酸/蛋氨酸的代謝。產(chǎn)前暴露于七氟醚會(huì)破壞半胱氨酸/蛋氨酸代謝［39］。LI 等［42］研究顯示：S-腺苷蛋氨酸水平的降低使同型半胱氨酸水平升高，從而通過增加β-淀粉樣蛋白和Tau 蛋白的水平來加速神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)病理學(xué)；另一方面，同型半胱氨酸的再甲基化受損阻止了同型半胱氨酸轉(zhuǎn)化為蛋氨酸，通常伴隨著神經(jīng)發(fā)育障礙［43］。

除異常甲基化外，七氟醚還影響精氨酸/脯氨酸代謝［39］。精氨酸代謝被證明與神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)疾病有關(guān)。在脯氨酸代謝中，脯氨酸對(duì)功能性Tau片段至關(guān)重要。

4 七氟醚誘導(dǎo)的發(fā)育期神經(jīng)毒性的干預(yù)措施

4.1 藥物性干預(yù)措施

4.1.1 白藜蘆醇 白藜蘆醇屬于多酚類化合物，具有抗氧化、抗衰老、心血管保護(hù)以及預(yù)防癌癥等功效。研究［44］表明：白黎蘆醇可通過減少細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞增殖來減輕七氟醚誘導(dǎo)的離體神經(jīng)細(xì)胞損傷，可能與下調(diào)β-淀粉樣蛋白表達(dá)從而減輕神經(jīng)毒性有關(guān)。

4.1.2 丁苯酞 丁苯酞是一種從芹菜籽中提取后經(jīng)人工合成的消旋體，丁苯酞對(duì)七氟醚麻醉后神經(jīng)細(xì)胞損傷有保護(hù)作用，其機(jī)制與抑制Bax 和Caspase-3 蛋白表達(dá)，促進(jìn)Bcl-2 蛋白表 達(dá)有關(guān)［45］。

4.1.3 神經(jīng)球蛋白（neuroglobin，Ngb）Ngb是一種新型的攜氧球蛋白，與線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的抑制有關(guān)。研究［46］顯示：Ngb 可以通過抑制細(xì)胞凋亡和增加神經(jīng)元數(shù)量來減小七氟醚暴露引起的神經(jīng)元損傷，可以改善七氟醚引起的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)和記憶障礙，Ngb 的保護(hù)作用可能與缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia-inducible factor-1 alpha，Hif-1α）信號(hào)通路有關(guān)。

4.1.4 辛二酰苯胺異羥肟酸（suberoylanilide hydroxamic acid，SAHA）SAHA 是一種HDAC抑制劑，可透過血腦屏障，增加組蛋白乙?；⒋龠M(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，從而通過抑制HDAC1、2、3、6 和8來恢復(fù)阿爾茲海默病模型中的記憶功能和神經(jīng)退行性動(dòng)物模型中病理表型的改善。研究［23］表明：母體暴露于七氟醚會(huì)損害子代大鼠的學(xué)習(xí)和記憶功能，上調(diào)HDAC2 的表達(dá)，并下調(diào)子代大鼠海馬中p-CREB 和NR2B 蛋白的表達(dá)，HDAC2 抑制劑緩解了上述變化。

4.1.5 鋰 鋰是臨床上治療雙相情感障礙最為有效的心境穩(wěn)定劑之一，許多基礎(chǔ)研究已經(jīng)證明了其對(duì)一些神經(jīng)疾病如阿爾茨海默病和帕金森病的療效。FANG 等［47］發(fā)現(xiàn)：母體多次七氟醚暴露會(huì)抑制胎鼠海馬神經(jīng)發(fā)生，并伴隨配對(duì)盒基因6（paired box gene 6，Pax6）和Ccnd1 表達(dá)的降低，上述改變均可通過鋰挽救，鋰可能會(huì)減輕各種刺激引起的細(xì)胞周期動(dòng)力學(xué)和神經(jīng)發(fā)生的紊亂。

4.1.6 右美托咪定 作為輔助麻醉劑，右美托咪定在多種神經(jīng)損傷疾病中具有保護(hù)作用。右美托咪定能改善大鼠海馬CA1 區(qū)的異常形態(tài)，微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）和P62 蛋白表達(dá)水平升高從而抑制七氟醚誘導(dǎo)的自噬激活。同時(shí)，可明顯抑制七氟醚麻醉誘導(dǎo)的線粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白1（dynamin-like protein 1，Drp1）相關(guān)的線粒體動(dòng)力學(xué)異常，表現(xiàn)為Drp1 和Bax 的表達(dá)抑制以 及Bcl-2 的激活［48］。

4.1.7 塌陷反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白2（collapsin response mediator protein-2，CRMP-2）CRMP-2 是CRMP家族中第一個(gè)在原代神經(jīng)細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)的成員，是一種多功能銜接蛋白，可調(diào)節(jié)多種神經(jīng)生理活動(dòng)。CRMP-2 促進(jìn)了七氟醚誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞的增殖并抑制了其凋亡，通過靶向PI3K/mTOR/S6K 通路改善七氟醚介導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞損傷。因此，CRMP-2 可能是七氟醚誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞損傷治療的有效靶點(diǎn)［49］。

4.2 非藥物性干預(yù)措施

4.2.1 環(huán)境豐富化 環(huán)境豐富化包括社會(huì)互動(dòng)和新的刺激，可能導(dǎo)致各種神經(jīng)可塑性變化。研究［20］顯示：環(huán)境豐富化減輕了七氟醚麻醉誘導(dǎo)的IL-6 水平升高和突觸標(biāo)記物減少，挽救七氟醚麻醉引起的神經(jīng)炎癥和突觸喪失，從而改善七氟醚麻醉引起的學(xué)習(xí)和記憶功能障礙。YU 等［50］研究還發(fā)現(xiàn)：妊娠晚期的大鼠暴露于2.5%七氟醚6 h 可降低后代的海馬BDNF、乙酰化組蛋白H3 和乙?；M蛋白H4 的表達(dá)，導(dǎo)致空間學(xué)習(xí)和記憶受損，這可以通過環(huán)境豐富化逆轉(zhuǎn)。

4.2.2 母體運(yùn)動(dòng) 母體在懷孕期間的運(yùn)動(dòng)可能有利于胎兒大腦發(fā)育，并改善后代的認(rèn)知能力。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，妊娠中期孕鼠反復(fù)暴露于七氟醚會(huì)導(dǎo)致后代長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)和記憶功能障礙，而孕婦運(yùn)動(dòng)會(huì)觸發(fā)組蛋白乙?；⒓せ頑DNF/TrkB/Akt 信號(hào)傳導(dǎo)，對(duì)減輕七氟醚引起的樹突棘形成和認(rèn)知功能損害具有神經(jīng)保護(hù)作用［21］。

5 總結(jié)與展望

胎兒大腦的快速發(fā)育可能使該群體最容易受到麻醉引起的神經(jīng)毒性。母體暴露于七氟醚后可能產(chǎn)生神經(jīng)毒性，導(dǎo)致胎兒神經(jīng)發(fā)育受損及出生后神經(jīng)認(rèn)知功能的損害，對(duì)隨后的學(xué)習(xí)記憶和行為性格等產(chǎn)生不利影響，其具體機(jī)制尚未明確，預(yù)防和治療的方法也在不斷研發(fā)。從目前的研究來看，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究占比較多，基礎(chǔ)研究的理論成果尚不能直接應(yīng)用于臨床實(shí)踐。還需要更多的臨床和基礎(chǔ)研究來客觀評(píng)價(jià)七氟醚在發(fā)育過程中對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響，證實(shí)以上干預(yù)措施的安全性和有效性。