七氟醚对老龄大鼠空间学习和记忆能力的影响

韦晓勇，李 军，王 毅，闵红星*

·论著·

七氟醚对老龄大鼠空间学习和记忆能力的影响

韦晓勇1，李 军1，王 毅2，闵红星2*

目的 通过Morris水迷宫实验，探讨七氟醚对老龄大鼠空间学习和记忆能力的影响。方法 选取18月龄，450～500 g，健康雄性SD大鼠24只，随机分为4组。大鼠于麻醉前进行Morris水迷宫适应性训练3 d，于麻醉结束后1、3、7 d进行Morris水迷宫实验测定空间学习和记忆能力。结果 ①定位航行实验。组间比较：麻醉后1、3 d，I组、S1组逃避潜伏期较C组延长(P<0.05)；麻醉后3 d，I组、S1组总游泳距离较C组延长(P<0.05)；麻醉后7 d，I组逃避潜伏期和总游泳距离较C组、S1组延长(P<0.05)。组内比较：与麻醉后1 d比较，麻醉后3、7 d各组逃避潜伏期和总游泳距离均延长(P<0.05，P<0.01)。②空间探索实验。S1组、S2组的平台象限的停留时间(TP)和TP与总游泳时间的百分比(TP/T)与C组比较差异均有统计学意义(P<0.05)，I组与C组比较差异有统计学意义(P<0.01)。结论 低浓度七氟醚对老龄大鼠早期空间学习和记忆能力无明显影响。高浓度七氟醚、异氟醚均可引起老龄大鼠早期空间学习和记忆能力一过性下降，但这些变化均在麻醉后第7天趋于恢复，且七氟醚恢复较异氟醚快。

七氟醚；老龄大鼠；学习；记忆

0 引言

七氟醚是一种强效的挥发性吸入麻醉药，具有较低的血气分配系数，起效快、苏醒快，麻醉深度易于调节，较少在体内蓄积，近年普遍应用于临床麻醉，尤其适合于老年患者麻醉。但关于其是否引起老年患者术后认知功能障碍(POCD)，临床和基础研究结果不一致[1-2]。因此，本研究采用Morris水迷宫实验，对七氟醚吸入麻醉后的老龄大鼠的学习和记忆功能进行观察，以此来评判其是否引起POCD，为高龄老年患者安全应用其麻醉提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 药品和仪器 七氟醚(鲁南贝特制药有限公司，批号：65130101)，异氟醚(鲁南贝特制药有限公司，批号：110408)，Morris水迷宫视频跟踪系统(成都泰盟科技有限公司)，麻醉气体监测仪(Drager infinity kappa，德国)，麻醉机(Drager，SA2-C型，德国)，生物安全柜[力康HealForce，A2型，力新仪器(上海)有限公司]。

1.2 实验动物及分组 选取18月龄，450～500 g，健康雄性SD大鼠24只[由宁夏医科大学动物实验中心提供，清洁级，合格证号：SCXK(宁)2011-0001]，采用随机数字表法，将所选大鼠分为4组：空白对照组(C组)、1.5%七氟烷组(S2组)、3%七氟烷组(S1组)、3%异氟醚组(I组)，每组6只。

1.3 麻醉方法 自制透明麻醉箱(透明玻璃材质)，体积为40 cm×30 cm×25 cm，麻醉箱30 cm×25 cm的两侧壁中线距上下顶底5 cm处各有一小孔，一孔接麻醉机，另一孔连接麻醉气体监测仪，麻醉时在箱底部铺设一薄层钠石灰，吸收CO2，防止麻醉过程箱内CO2蓄积影响实验结果，并在钠石灰上平铺一层医用纱布，防止大鼠吸入钠石灰粉尘和灼伤四肢皮肤。将进行Morris水迷宫适应性训练3 d后的四组大鼠分别置于自制的循环密闭麻醉箱中，并把麻醉箱放于生物安全柜中，以便收集废气，麻醉箱连接于麻醉呼吸机螺纹管回路中，麻醉呼吸机工作状态为手控模式，调节排气阀至最小压力，调节七氟醚挥发罐输出浓度为3%行麻醉诱导，吸入氧浓度40%，麻醉机输出气体总流量2 L/min，接气体监测仪监测麻醉箱内氧气、CO2、七氟醚的浓度。待大鼠翻正反射消失后，S2组调节七氟醚挥发罐使箱内七氟醚浓度达1.5%，吸入2 h，观察大鼠皮肤颜色，监测呼吸频率、心率和脉搏血氧饱和度，之后将大鼠置于氧浓度约为40%的环境中任其自然苏醒，回笼饲养，自由取食。S1组、I组方法同上，分别调节七氟醚、异氟醚挥发罐，维持箱内七氟醚、异氟醚浓度均为3%，吸入2 h。C组只吸入含有40%氧气的空氧混合气体2 h。维持麻醉箱温度(25±1) ℃。

1.4 Morris水迷宫实验 各组大鼠于麻醉结束后1、3、7 d分别进行Morris水迷宫测试。Morris水迷宫由一个直径120 cm、高50 cm的圆形水池和一个可移动的透明有机玻璃平台组成。池内水深30 cm，水面均匀覆盖一层大小相似的泡沫颗粒，池壁上标有东、南、西、北4个入水点。将水池划分为4个象限，分别为西南、西北、东南、东北象限。在西北象限放置平台，平台没于水下2 cm，水温保持21～25 ℃。在实验过程中，保持环境安静以及水迷宫周围光源和物体位置不变，并在每一个训练日结束后，清洗迷宫以消除嗅觉提示。

1.4.1 定位航行实验 在每天的固定时间(早9∶00)开始训练4次，分别于4个入水点将大鼠面向池壁放入水中，记录大鼠寻找并爬上平台所需时间(逃避潜伏期)，如果在120 s内未到达平台，则由实验者将其引至平台，逃避潜伏期计为120 s，每次训练间隔1 min。取大鼠4次逃避潜伏期的平均值，作为其该日的学习成绩，即逃避潜伏期(s)，并记录总游泳距离(cm)。

1.4.2 空间探索实验 在定位航行实验结束后撤除平台，大鼠于东南象限池壁中点背向池壁放入水中，记录在2 min内的游泳轨迹及TP(s)，并计算TP/T(%)。

2 结果

2.1 Morris水迷宫定位航行结果 见表1、图1、图2。

2.1.1 相同时间点不同组比较 麻醉后1 d，与C组比较，I组、S1组逃避潜伏期均延长(P<0.05)；与I组、S1组比较，C组、S2组逃避潜伏期均缩短(P<0.05)；而四组总游泳距离比较差异无统计学意义(P>0.05)。麻醉后3 d，与C组比较，I组、S1组逃避潜伏期和总游泳距离均延长(P<0.05)；与I组、S1组比较，C组、S2组逃避潜伏期和总游泳距离均缩短(P<0.05)。麻醉后7 d，与C组、S1组比较，I组的逃避潜伏期和总游泳距离延长(P<0.05)；与I组比较，C组、S1组、S2组的逃避潜伏期和总游泳距离均缩短，差异有统计学意义(P<0.05)。

2.1.2 不同时间点相同组比较 与麻醉后1 d比较，麻醉后3、7 d各组的逃避潜伏期和总游泳距离均延长(P<0.05，P<0.01)。

2.2 Morris水迷宫空间探索实验结果。

2.2.1 各组大鼠TP和TP/T比较 S1组、S2组与C组比较差异有统计学意义(P<0.05)，I组与C组比较差异有统计学意义(P<0.01)。见表2。

2.2.2 空间探索轨迹 见图3。

表1 四组老龄大鼠Morris水迷宫逃避潜伏期、总游泳距离比较

注：与C组比较，*P<0.05；与I组比较，#P<0.05；与S1组比较，&P<0.05；与1 d比较，△P<0.05，△△P<0.01(下同)

图1 定位航行实验中4组大鼠的逃避潜伏期比较

图2 定位航行实验中4组大鼠的总游泳距离比较

表2 四组老龄大鼠Morris 水迷宫空间搜素结果比较

注：与C组比较，*P<0.05，**P<0.01

图3 空间探索实验中四组老龄大鼠的游泳轨迹图

3 讨论

麻醉和手术是POCD发生的重要危险因素，其发生率随着年龄的增长而不断增加[3]，老年人发病率最高[4]。麻醉药(尤其是吸入麻醉药)可引起患者的认知功能下降，但具体机制仍未完全阐明[5]，另外，吸入麻醉药可能影响老年大鼠的学习记忆功能。国内外许多专家对其发病机制进行了研究，但尚无定论[6]。研究发现大鼠七氟醚肺泡最小有效浓度约为2.4 %[7]，而在临床麻醉中，99%的有效剂量(ED99) 约为1.3 MAC，0.65 MAC是较常用的亚麻醉剂量[8]。七氟醚和异氟醚均可引起术后认知功能的下降[9]，但在下降程度和持续时间方面，两者相比，研究结果目前不一致[9-10]。

Morris水迷宫是空间学习记忆的金标准[11]，其中定位航行实验可反映动物的学习记忆能力，空间搜索实验反映动物的空间联想能力及回忆探究能力。目前，老年患者早期POCD主要发生在术后1周。有报道，在60～69岁患者中，术后1周POCD的发生率为23%，70岁以上为29%[12]。王伟明[13]发现，80例老年患者在术后1、3、7 d发生POCD的几率分别为40%、35%、3%，因此，本实验选择麻醉后1、3、7 d，通过Morris水迷宫定位航行和空间搜索实验来测定吸入麻醉后老龄大鼠的空间学习和记忆能力。

本研究定位航行实验结果显示，麻醉后1、3 d，I组、S1组逃避潜伏期较C组延长，麻醉后3 d，I组、S1组总游泳距离较C组延长，提示大鼠麻醉后1、3 d学习和记忆能力下降。而术后3 d各组逃避潜伏期和总游泳距离均较术后1 d缩短，反映大鼠学习和记忆虽下降但较前有所好转。麻醉后7 d，I组逃避潜伏期和总游泳距离较C组、S1组、S2组延长，而C组、S1组、S2组比较差异无统计学意义；与1 d比较，各组逃避潜伏期和总游泳距离均明显缩短，趋于正常。表明七氟醚麻醉后7 d，大鼠的学习和记忆能力恢复正常，而异氟醚麻醉未完全恢复正常。空间探索实验结果显示，I组的TP和TP/T与C组比较差异有统计学意义，表明七氟醚对老龄大鼠认知功能的影响弱于异氟醚，与Delphin等[9]研究结论一致。

本研究结果表明，七氟醚对老龄大鼠认知功能有浓度相关性和一过性，即1.5%七氟醚对老龄大鼠认知功能无明显影响，而3%七氟醚麻醉后1 d使老龄大鼠认知功能下降，于麻醉后7 d恢复正常。孙大鹏等[14]报道，0.65 MAC七氟烷不会降低老年大鼠的认知功能，1.30 MAC七氟烷可降低老年大鼠认知功能，且主要表现在第1天，7 d后基本无影响。本研究与其结论一致，与Hu等[15]、方强等[16]、左蕾等[17]研究结果基本一致，即七氟醚对老年大鼠认知功能的影响与吸入浓度具有相关性，吸入3%七氟醚能明显降低老年大鼠学习记忆功能。另外，本研究亦证实，3%异氟醚与3%七氟醚均可引起老龄大鼠认知功能一过性下降，麻醉后3 d内，两药对老龄大鼠认知功能的影响差异无统计学意义；但麻醉后7 d，应用3%七氟醚的大鼠的认识功能已恢复至正常，而应用3%异氟醚的大鼠未完全恢复正常，提示七氟醚对老龄大鼠认知功能的恢复较异氟醚快。

综上所述，低浓度七氟醚对老龄大鼠早期空间学习和记忆能力无明显影响。高浓度七氟醚、异氟醚均可引起老龄大鼠早期空间学习和记忆能力一过性下降，但这些变化均在麻醉后第7天趋于恢复，且七氟醚恢复较异氟醚快。故建议临床中对老年患者吸入麻醉可选用低浓度七氟醚，少用甚至不用异氟醚。

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Effects of sevoflurane on spatial learning and memory ability in senile rats

WEI Xiao-yong1,LI Jun1,WANG Yi2,MIN Hong-xing2*

(1.Ningxia Medical University,Yinchuan 750004,China; 2.Department of Anesthesiology,General Hospital of Ningxia Medical University,Yinchuan 750004,China)

Objective To investigate the effects of sevoflurane on spatial learning and memory ability in senile rats via Morris water maze experiment.Methods Twenty-four healthy male SD rats aged 18 months weighing 450～500 g were randomly divided into four groups.The spatial learning and memory ability of rats performed adaptive training of Morris water maze for three days before anesthesia were subsequently assessed with Morris water maze at 1,3 and 7 d after anesthesia.Results ①The navigation test. Compared with group C (1,3 d after anesthesia),the escape latency of both group I and group S1were longer (P<0.05); The total swimming distance of group I and group S1were longer at 3 d after anesthesia (P<0.05).Compared with group C and group S1,both the escape latency and the total swimming distance of group I were extended (P<0.05) at 7 d after anesthesia.The escape latency and the total swimming distance of all groups were more extended at 3 d (P<0.05) and 7 d (P<0.01) after anesthesia compared with the above indexes at 1 d after anesthesia.②The spatial probe test.There were significant differences in the residence time in platform quadrant (TP),the percentage of TP and the total swimming time (TP/T) between group S1/group S2and group C (P<0.05),and there were significant differences between group I and group C (P<0.01).Conclusion Sevoflurane with low concentration has no obvious effect on early stage of spatial learning and memory ability in senile rats.Both sevoflurane and isoflurane with high concentration can cause transient decline on early stage of spatial learning and memory ability in senile rats,however,the changes tend to restore from the 7th day after anesthesia,moreover,sevoflurane restores faster than isoflurane.

Sevoflurane; Senile rats; Learning; Memory

2014-11-16

1.宁夏医科大学，银川 750004；2.宁夏医科大学总医院麻醉科，银川 750004

宁夏回族自治区自然科学基金(NZ10126)

10.14053/j.cnki.ppcr.201504001

*通信作者