丙泊酚麻醉对老年小鼠空间记忆能力的影响

沈黎玮，金玲艳，延泉德，龚艳玲，庄倩倩，吴丹红*

1.复旦大学附属上海市第五人民医院神经内科，上海 200240 2.复旦大学附属上海市第五人民医院麻醉科，上海 200240 3.上海交通大学 Bio-X研究院，上海 200030

术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction，POCD)的发生与许多因素有关，其发生不仅是年龄相关的，全身麻醉药物的应用也被认为是重要因素之一[1]。丙泊酚是目前临床上普遍用于麻醉诱导、麻醉维持的一种新型快速、短效静脉麻醉药，具有起效快、苏醒迅速、不良反应小等特点[2-3]。丙泊酚麻醉可损害大鼠空间记忆能力，尤其是短期记忆[3]。且丙泊酚可增加小鼠脑内tau蛋白磷酸化的程度，引起多个位点的tau蛋白过度磷酸化，降低磷酸酶2A的活性[4]。然而有meta分析显示对于老年患者，丙泊酚麻醉比气体麻醉出现术后早期认知功能障碍的发生率低[5]。还有研究发现，丙泊酚麻醉可增强大鼠的记忆能力[6]，提示丙泊酚对于动物认知功能的影响仍有争议。为了探讨丙泊酚麻醉对于小鼠行为学的影响，本研究采用老年小鼠作为研究对象，通过放射状水迷宫实验研究丙泊酚麻醉对老年小鼠空间学习记忆的影响。

1 材料与方法

1.1 动物来源及分组 由北京维通利华实验动物技术有限公司提供的健康SPF级雄性C57BL/6小鼠18只，小鼠在上海交通大学实验动物中心分笼饲养至15个月龄。实验动物在光/暗交替间隔周期为12 h，光照时间为7：00至19：00 的条件下饲养。18只小鼠随机分为2组，丙泊酚麻醉组9只，对照组9只。

1.2 转棒实验 小鼠在转棒仪(美国Med Associates Inc.)上行转棒实验，小鼠放置于转棒上，转棒以4～40 r/min的速度转动，逐渐加速，以小鼠从转棒上落下为实验终止的时间，设定5 min为最长的运动时间。记录小鼠运动的平均速度和在转棒上的时间，每只小鼠重复实验5次。

1.3 丙泊酚麻醉 采用1%的丙泊酚注射液(北京费森尤斯卡比医药有限公司)，给予小鼠1次250 mg/kg的丙泊酚注射液进行腹腔注射麻醉，以小鼠翻正反射消失作为进入麻醉状态的标志，小鼠麻醉后被放置在加热垫上维持体温。对照组采用相当于丙泊酚注射剂量的20%中/长链脂肪乳注射液(西安力邦制药有限公司)腹腔注射。

1.4 放射状水迷宫实验 放射状水迷宫放置在1个四面墙壁有不同几何图形的房间内，这些几何图形作为小鼠的视觉线索。放射状水迷宫的直径为110 cm，水池中放置6个放射状臂道，水迷宫的水温维持在22～24℃。实验共2 d，第1天，每只小鼠需行15次实验，前12次实验平台1次露出，1次隐藏在水下，相互交替，最后3次实验平台隐藏在水下。平台露出水面和隐藏在水下时距离水面的垂直距离均为1 cm。第2天，共15次实验，平台隐藏在水下。每只小鼠每次出发的臂道不同，同1只小鼠每次的目标平台相同。小鼠找到平台后在平台上停留15 s作为训练。每次实验结束后将小鼠轻轻用干纸巾擦干，放回笼中，用加热的灯泡照射取暖。每3次实验更换1只小鼠。研究人员计算小鼠进入错误臂道的次数，如果小鼠15 s内不能进入臂道算是1次错误。每个实验持续1 min，计算总的错误次数。每3次实验的错误次数取平均值作为一组错误次数，2 d实验共有10组数据[7]。2 d的水迷宫实验由同一研究人员完成。研究人员对小鼠的分组情况不知情。

2 结 果

2.1 转棒实验 两组小鼠在腹腔注射药物前进行转棒实验，以了解小鼠的运动能力。丙泊酚麻醉组5次实验转棒时间的均值为(57.77±28.42) s，对照组为(44.67±11.09) s，两组小鼠5次转棒实验的时间差异无统计学意义，说明两组小鼠麻醉前的运动能力差异无统计学意义。

2.2 放射状水迷宫实验 两组小鼠在注射丙泊酚和脂肪乳剂24 h后行放射状水迷宫实验，小鼠每天行15次实验，每3次实验中错误次数的均数作为1组实验数据，每日有5组数据，实验第2天最后1组数据的错误次数在1次和1次以下作为小鼠学习达标的标准。丙泊酚组9只小鼠中3只小鼠未达到学习标准，占30%；对照组9只小鼠中3只小鼠未达到学习标准，占30%。统计分析结果(图1)显示：两组小鼠第2天5组实验的错误次数差异无统计学意义(P=0.089)。然而在第2天第8个实验组，两组的错误次数有差异，对照组较丙泊酚组的错误次数增多(P=0.023)。

图1 丙泊酚麻醉组和对照组小鼠放射状水迷宫实验的错误次数

3 讨 论

本研究采用放射状水迷宫实验来检测老年小鼠的空间记忆能力。检测小鼠空间记忆能力的常用方法是Morris水迷宫，但该实验的缺点是耗时长，常需要1周甚至更久的时间，对于没有学会寻找平台的小鼠则需要进一步延长训练时间。本研究应用的2 d放射状水迷宫实验主要用于检测小鼠的空间学习记忆能力。其优点是耗时短，大大提高了实验的效率，同时也不需要像其他行为学实验那样通过食物剥夺和电刺激小鼠足部等对动物产生一定损害的方法来进行实验[8]。

丙泊酚是临床上常用的静脉麻醉药物，可以抑制NMDA受体激活，从而对学习记忆产生影响。以往对于丙泊酚对动物认知功能的研究有不同的看法，部分研究认为丙泊酚会损害大鼠的记忆能力，也有研究发现对大鼠的记忆能力无影响[9]。另外有研究发现丙泊酚可以增强大鼠的记忆能力。这些结果与研究中采用的丙泊酚剂量、麻醉次数和行为学评价方法不同等因素也有相关性。本研究选择了目前较为常用的麻醉剂量进行麻醉，使得结果与文献中的数据更有可比性。

本研究发现丙泊酚麻醉组小鼠与对照组小鼠的空间学习记忆能力无差异统计学意义。以往的研究中也有类似的结果。Mardini等[10]同样用250 mg/kg剂量的丙泊酚给予平均月龄11个月的中老年小鼠和3xTgAD转基因小鼠一次腹腔注射，并将麻醉组的小鼠分成2组，一组给予盲肠切除术，一组作为对照，在3周和15周行Morris水迷宫实验未发现丙泊酚注射组的中老年3xTgAD转基因小鼠出现空间记忆能力损害。另外甚至有研究发现丙泊酚对老年小鼠的空间记忆能力有改善作用。Shao等[11]的研究显示每周腹腔注射50 mg/kg的丙泊酚，连续注射8周，老年小鼠的空间记忆能力有改善，连续注射16周，老年AD转基因鼠的空间记忆能力有改善。也有研究显示丙泊酚可以减少caspase-3的激活和Aβ寡聚体的产生[12]。由此可见，丙泊酚作为一种静脉麻醉药物与老年小鼠和AD小鼠的认知功能存在着密切的关系，值得作进一步深入研究。

本研究未发现丙泊酚组和对照组的空间记忆能力有统计学差异，分析原因可能是行为学实验小鼠的样本量偏小，进一步可以扩大样本量进行研究。丙泊酚麻醉对于老年小鼠和成年小鼠认知功能影响有不同的结论，进一步的研究可以比较丙泊酚麻醉对于老年小鼠及成年小鼠认知功能影响的差异。丙泊酚对于动物认知功能的作用受剂量、次数等多种因素的影响，因此可以采用文献中多次反复注射的方法来探究多次丙泊酚注射对于动物认知功能的影响。丙泊酚对于动物认知功能的影响存在短期和长期认知功能的影响，由于本研究条件的限制，所以未能进行慢性实验的观察，需要在今后的研究中进行补充。