硫化氢对噻环乙胺麻醉及手术后老年大鼠的认知能力影响

马海鹍，郭　蔚，姜　胜，胡学远，张　帅，范宏刚

（1.东北农业大学动物医学学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省兽药饲料监察所，黑龙江 哈尔滨 150069）

硫化氢对噻环乙胺麻醉及手术后老年大鼠的认知能力影响

马海鹍1，郭蔚2，姜胜1，胡学远1，张帅1，范宏刚1

（1.东北农业大学动物医学学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省兽药饲料监察所，黑龙江 哈尔滨 150069）

多年来认为麻醉药的效应随其药理作用消失而消失，一旦药物消除，靶器官将恢复到以前的状态。但越来越多的证据表明，使用麻醉药后可出现长期甚至永久的神经元和神经系统的改变[1]。进入到老年的动物都是在全身麻醉下，特别是在吸入麻醉下进行手术，尽管目前不能提供确凿的临床资料证明全麻与认知功能障碍的关系，但许多临床前试验表明，老龄动物吸入挥发性麻醉剂后会引起数天乃至数周的认知功能障碍[2]。近年来麻醉及术后认知障碍逐渐成为临床麻醉的研究热点。硫化氢（H2S）作为一种新发现的气体信号分子，具有明显的抗氧化性，对中枢神经系统有重要的调节和保护作用。本试验通过观察麻醉、手术对老年大鼠认知功能的影响，并探索预先给予外源性H2S对麻醉及手术后老年大鼠的学习和记忆能力的影响。

1　材料与方法

1.1试验动物120只24月龄雄性Wistar大鼠，购自长春市伊斯实验动物技术有限责任公司。

1.2试验药品噻环乙胺（购自国药集团化学试剂有限公司，纯度99.5%）；NaHS粉剂，美国Sig⁃ma-Aldrich公司，货号161527，纯度99.5%）。

1.3试验仪器设备Morris水迷宫及其动物行为视频分析系统（上海欣软信息科技有限公司）。

1.4方法

1.4.1试验分组与麻醉120只老年大鼠于水迷宫训练5 d后随机分成5组，分别为：对照组（C组，n=24）、麻醉组（M组，n=24）、手术组（S组，n= 24）、麻醉+NaHS干预组（N组，n=24；）和手术+ NaHS干预组（SN组，n=24；），各组又分别分成3个亚组：1 d组，3 d组，7 d组，每个亚组各8只老年大鼠。对照组：对老年大鼠腹腔注射0.1 mL/kg体重的生理盐水。麻醉组：对老年大鼠腹腔注射0.1 mL/kg体重（60 mg/kg体重）的噻环乙胺。麻醉+手术组：麻醉诱导与维持同麻醉组。在其维持期间，手术组参照杨志勇[3]手术应激模型对老年大鼠进行腹腔探查术，具体步骤：手术组大鼠在噻环乙胺麻醉后进行腹腔探查术。手术部位备皮、消毒，放置创巾；在腹中线部位沿剑状突下做3 cm的切口；用止血钳钝性分离皮肤和腹膜，逐层打开腹腔；用组织钳牵开腹腔（注意大鼠肌肉较嫩需垫上纱布），依次探查各脏器，注意探查顺序：胃，肝脏，脾脏，小肠，大肠；缝合关闭伤口，肌肉层连续缝合，皮肤结节缝合；伤口处进行消毒，动物维持麻醉2 h。试验过程中使用加热垫以确保老年大鼠的体温维持正常水平，术中水分的流失以温生理盐水补给，所有手术步骤均无菌操作。术后注意老年大鼠伤口消毒，待大鼠自然苏醒后放回笼子各自饲养。麻醉+NaHS干预组：麻醉方法同麻醉组，但是试验的第3天开始腹腔给予外源性硫氢化钠供体（NaHS），剂量为3 mg/kg体重，连续7 d给药包括麻醉前3 d，当天及麻醉后3 d。手术+NaHS干预组：大鼠的处理方法同麻醉+手术组，第3天开始腹腔给予外源性硫氢化钠供体（剂量3 mg/kg体重），连续7 d给药包括手术前3 d，当天及手术后3 d。其他各组分别腹腔注射等量的生理盐水，时间与给NaHS的时间一致。试验期间对老年大鼠的状态及生命体征进行实时监测。

1.4.2Morris水迷宫测试试验Morris水迷宫认知功能测试，主要包括两方面：定位航行和空间探索。

1.5统计学处理采用Microsoft Excel 2003对试验数据进行整理，结果用平均数±标准差（± SD）表示。采用SPSS 18.0软件进行单因素方差分析，P<0.05表示差异有统计学意义。

2　结果与分析

2.1麻醉及手术中老年大鼠体征表现在噻环乙胺麻醉和手术过程中，大鼠可视黏膜和外露皮肤颜色红润，体温下降平缓，呼吸平稳，血氧饱和度维持在93%～95%之间，血压维持在正常范围内。各组大鼠均未发生明显缺氧、低血压及呼吸抑制现象。

2.2Morris水迷宫测试老年大鼠认知功能结果

（1）老年大鼠定位航行训练结果：从试验结果中可看出，随着训练次数不断增多，大鼠由第1天大都沿池壁游行到第5天可以很快的找到平台，与第1天相比，各组大鼠在第3、4、5天逃避潜伏期明显缩短，差异极显著（P<0.01）。试验数据显示，大鼠对平台已形成了记忆，可以进行后续的试验（表1）。

表1　试验前5 d各组平均逃避潜伏期时间　（n=8，S，±S）

表1　试验前5 d各组平均逃避潜伏期时间　（n=8，S，±S）

注：与第1天相比，*：P<0.01，#：P<0.05

第1天　第2天　第3天　第4天　第5天C　52.63±18.31　46.18±12.14　34.51±16.97　32.73±7.15*　24.26±2.35*M1　55.94±14.30　47.21±14.82　37.55±9.49*　35.50±5.70*　24.41±2.86*M3　57.14±15.91　47.02±15.42　33.13±13.13　30.52±17.74*　22.02±1.02*M7　52.59±11.27　44.16±13.01　35.47±6.71*　32.13±9.12*　23.18±3.36*S1　49.09±10.77　43.18±12.72　34.43±13.12*　29.63±4.98*　24.45±1.72*S3　57.23±22.78　47.07±21.88　37.02±7.88*　34.02±5.36*　21.23±3.37*S7　52.15±12.13　47.01±11.67　34.60±6.99*　32.16±7.02*　25.93±1.08*MN1　50.62±12.54　45.76±18.19　32.13±5.43*　30.90±12.55*　25.43±4.29*MN3　51.53±13.41　46.56±13.42　34.70±9.76*　31.82±2.76*　22.55±1.18*MN7　53.14±12.84　46.10±12.54　35.87±13.08*　31.14±6.11*　24.49±6.32*SN1　53.24±13.37　47.32±15.90　29.16±5.84*　28.24±18.72*　25.74±0.75*SN3　50.29±11.42　45.71±10.41　30.02±5.86*　30.02±3.25*　24.84±2.05*SN7　53.43±12.63　47.42±17.82　34.36±7.40*　31.64±8.38*　24.17±3.18*

（2）Morris水迷宫试验测试结果：试验结果显示，与C相比，在经过麻醉、手术后，M组第1天、第3天老年大鼠逃避潜伏期均明显增加，差异极显著（P< 0.01），穿越平台次数明显减少，于第1天差异极显著（P<0.01），第3天差异显著（P<0.05）；S组第1天、第3天老年大鼠逃避潜伏期均明显增加，穿越平台的次数明显减少，差异均极显著（P<0.01）；到第7天的时候逐渐恢复（P>0.05），趋于正常水平。S组与M组相比，S组第1天逃避潜伏期明显长于M组，差异极显著（P<0.01），穿越平台次数相对减少，但差异不显著（P>0.05）；第3天与M组相比，逃避潜伏期有所延长，穿越平台的次数相对减少，但差异均不显著（P>0.05）。外源性硫氢化钠（NaHS）干预后，MN组与M组相比、SN组与S组相比，各组的第1天、第3天组老年大鼠的潜伏期明显缩短，穿越平台的次数也明显增加，差异均极显著（P<0.01）。与C组相比，MN组、SN组各亚组的逃避潜伏期及穿越平台次数均无显著性差异（P>0.05）（表2、3）。

表2　试验后各组大鼠的平均逃避潜伏期 （n=8，S，±S）

表2　试验后各组大鼠的平均逃避潜伏期 （n=8，S，±S）

注：与C组相比，a：P<0.01，A：P<0.05；S组与M组相比，b：P< 0.01，B：P<0.05；MN组与M组相比，c：P<0.01，C：P<0.05；SN组与S组相比，d：P<0.01，D：P<0.05

1 d　3 d　7 d C　24.12±1.86　24.12±1.86　24.12±1.86 M　36.12±1.42a　30.74±0.92a　22.12±1.25 S　47.78±1.43ab　33.51±0.89a　24.15±1.06 MN　25.26±3.28c　23.21±0.84c　23.38±0.91 SN　24.23±2.37d　24.69±0.75d　24.22±0.87

表3　试验后各组大鼠空间探索结果（n=8，次，±S）

表3　试验后各组大鼠空间探索结果（n=8，次，±S）

1 d　3 d　7 d C　4.37±0.51　4.37±0.51　4.37±0.51 M　1.13±0.65a　2.03±0.51A　4.04±0.57 S　0.86±0.32a　1.52±0.35a　3.76±0.77 MN　4.07±0.44c　4.48±0.67c　3.57±0.78 SN　4.69±0.86d　4.35±0.84d　4.43±0.82

3　讨论

Morris水迷宫试验是测试认知功能的经典试验之一，是公认的评价啮齿类动物认知功能的重要试验手段。主要有水池，平台和摄像系统三部分组成，该试验对环境的要求较高，需在安静稳定的环境中进行。水池，是一个直径1.6 m，高0.5 m类似轮胎的圆柱型，分为I象限、II象限、III象限、IV象限4个象限。平台，为一个直径为12 cm，类似碗口大的透明圆盘，动物定位航行时平台固定于某一象限中心，若进行空间探索则需撤去平台。摄像系统，摄像系统在水池正上方，与电脑的系统相连，用以记录试验动物的轨迹及各试验数据。另外，分别有不同颜色不同形状的小木板作为参照物，悬挂于水池的吊帘上，以利于大鼠对平台形成记忆。Morris水迷宫试验主要包含定位航行和空间探索两部分。定位航行时逃避潜伏期反应了大鼠的学习能力，即逃避潜伏期越短，找到平台的时间越短，大鼠越聪明，学习能力越强。空间探索时穿越平台次数反应了大鼠的记忆能力，穿越平台区次数越多，说明大鼠记忆能力越好。

本试验研究结果显示，老年大鼠在第1天训练时，由于对周围环境改变的恐慌，多数沿着池壁转圈游行，以至于找不到平台，随着训练次数的增加，大鼠逐渐对平台形成记忆，最终都能找到平台。从试验结果中可看出，随着训练次数不断增多，大鼠由第1天沿池壁游行到第5天可以很快的找到平台，逃避潜伏期逐渐缩短，说明大鼠已经对平台形成记忆，可以进行后续试验。在大鼠经过麻醉、手术后的1 d、3 d，老年大鼠逃避潜伏期均明显增加，穿越平台的次数也均明显减少，到第7天的时候逐渐恢复，趋于正常水平。说明在麻醉、手术后的1、3 d老年大鼠发生了认知障碍；并且S组的潜伏期比起M组明显增加，说明手术较麻醉对机体认知障碍影响大。丁力[4]等通过研究术后认知障碍，发现术后老年大鼠发生了短暂的认知功能障碍，在1、3 d时潜伏期明显延长，而跨越原平台次数明显减少，第7天时恢复正常水平，与本试验结果相符。在NaHS干预后可见，M组与MN组相比、S组与SN组相比，麻醉、手术的第1、3天老年大鼠的潜伏期明显缩短，空间探索次数也明显增加，说明大鼠对于平台的记忆明显增加，应用外源性硫氢化钠能够缓解改善麻醉、手术引起的认知功能障碍。秦伟[5]在大鼠跳台试验检测时发现应用NaHS能明显减轻大鼠学习记忆的减退及神经元的损伤；Jiang[6]发现腹腔注射NaHS能够很好保护创伤性脑损伤，与本试验结果相符。综上，可知麻醉、手术第1天和第3天均会引起老年大鼠认知功能的减退，而外源性硫氢化钠能够改善认知的改变。

4　结论

应用NaHS 3 mg/kg腹腔注射能够对异氟醚麻醉及手术引起的认知功能障碍起到保护作用。

[1]罗红.术后ICU患者精神障碍相关因素的分析[J].中国现代医学杂志，2003，13（15）：30-31．

[2]Johnson T，Monk T，Rasmussem L S，et al.Postperative cognitive dysfunetion in middle aged patients[J].Anesthesiology，2002，96 （6）：1351-1357.

[3]杨智勇.手术应激对大鼠空间学习记忆及Hepcidin/FP1表达的影响[D].西安：第三军医大学，2013．

[4]丁力，石翊飒，朱雅斌，等.麻醉及手术创伤对老年大鼠认知功能及海马突触结构的影响[J].中华医学杂志，2009，89 （17）：1203-1206．

[5]秦伟，金寰，罗孝美，等.硫化氢对吗啡依赖大鼠学习记忆的影响及机制研究[J].中国现代医学杂志，2014，26：18-21．

[6]Jiang X，Huang Y，Lin W，et al.Protective effects of hydrogen sulfide in a rat model of traumatic brain injury via activation of mitochondrial adenosine triphosphate-sensitive potassium chan⁃nels and reduction of oxidative stress[J].Journal of Surgical Re⁃search，2013，184（2）：e27-e35.

S859.791文献标志码：B

0529-6005（2016）07-0097-03

2015-04-29

国家自然科学基金项目（31001092）；黑龙江省博士后科研启动金（LBH-Q14018）；东北农业大学“学术骨干”项目（15XG18）；东北农业大学学科团队建设项目基金资助（兽医外科学团队2014td05）

马海鹍（1979-），男，实验师，硕士，研究方向为动物麻醉与镇痛，E-mail：12589452@qq.com

范宏刚，E-mail：fanhonggang2002@163.com