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[研究背景]:术后认知功能障碍(Postoperative Cognitive Dysfunction,POCD)常发生于老年患者,以麻醉和(或)外科手术以后出现的持续几天,数月甚至数年的以认知功能下降为特征严重的一种神经系统并发症,常见的临床表现为麻醉和(或)外科手术之后出现的记忆、语言、人格、社交能力等认知能力方面的功能障碍。关于POCD的发病机制目前还不清楚,影响因素很多,其中年龄是目前已知的唯一确定的独立风险因素。POCD常发生于老年群体,根据国际POCD研究协作组的研究结果:60岁以上老年患者中,术后7天POCD发生率为25.8%,术后3个月POCD发生率为9.9%。全身麻醉是一种特殊的无意识状态,它和“睡眠-觉醒”节律存在着某些相似的神经调节机制。有研究提示,全身麻醉对“睡眠-觉醒”节律有着不同程度的影响:丙泊酚在“睡眠-觉醒”交界点使用能够使“睡眠-觉醒”节律向前偏移;七氟醚和异氟醚在觉醒期使用,可使“睡眠-觉醒”节律向后偏移。昼夜节律的中枢控制器位于下丘脑视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus,SCN),生物钟基因(如Clock/Bmall及Per2/Cry1)在其中发挥着重要作用,共同协调机体的各项生理过程和行为活动。海马是学习记忆的重要结构,学习和记忆功能受损被认为是POCD的重要表现,有可靠证据提示昼夜节律是学习和记忆形成的重要基础。动物试验表明海马区乙酰胆碱表现出明显的“睡眠-觉醒”节律变化,觉醒状态下乙酰胆碱释放增多,睡眠状态下乙酰胆碱释放减少。进一步实验发现在异氟醚作用下,睡眠节律的改变和海马区乙酰胆碱的释放存在明显的一致性。异氟醚麻醉引起海马生物钟基因表达变化需要进一步探索。右美托咪定是α2-肾上腺素受体激动剂,在临床上应用于重病监护治疗期间开始插管和使用呼吸机患者的镇静。使用右美托咪定镇静时,具有独特的类似自然睡眠,易于唤醒的特点,可以显著改善睡眠质量。研究表明右美托咪定可以改善异氟醚引起的认知功能下降,本研究拟探讨右美托咪定对异氟醚麻醉引起的下丘脑视交叉上核SCN和海马生物钟基因表达变化的影响,为POCD的诊治提供新的策略。[研究方法]:本实验使用的动物类型是SPF级雄性C57BL/6小鼠,2月龄,体重22-26g。异氟醚麻醉为持续6h的吸入麻醉,将右美托咪定用生理盐水稀释,通过腹腔给药。麻醉结束后取材。本实验过程如下:实验研究右美托咪定对异氟醚麻醉引起的下丘脑视交叉上核SCN和海马生物钟基因表达变化的影响随机数字表法将小鼠随机分为四组:昼夜节律正常组(C组),麻醉组(A组),右美托咪定预处理组(Dex组),右美托咪定预处理+麻醉组(DexA组)。右美托咪定预处理组(Dex组)和右美托咪定预处理+麻醉组(DexA组)于麻醉前半个小时腹腔注射右美托咪定50ug/kg,麻醉组(A组)和右美托咪定预处理+麻醉组(DexA组)行6h异氟醚麻醉。将自然时间转换成昼夜节律时间(CT),8:00为CTO,20:00为CT12。小鼠与人相反,相对觉醒期为20:00-8:00,相对睡眠期期为8:00-20:00。麻醉在小鼠的相对觉醒期20:00-8:00进行,即CT14开始,持续到CT20,时间为6h。于CT22、CT1、CT4、CT7、CT10、CT13、CT16、CT19时取SCN和海马组织,采用实时定量聚合酶链反应方法测Clock mRNA、Bmall mRNA及Per2 mRNA、Cry1 mRNA的表达。[研究结果]:麻醉和正常昼夜节律下小鼠下丘脑视交叉上核SCN和海马钟基因Clock mRNA、Bmall mRNA及Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达呈现节律性。(1)C组,Dex组及DexA组小鼠SCN中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位都在CT16附近,A组小鼠SCN中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位都在CT22附近。与C组相比较,Dex组小鼠SCN中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位没有偏移,说明右美托咪定对昼夜节律下下丘脑视交叉上核SCN中生物钟基因没有影响。与C组相比较,A组小鼠SCN中ClockmRNA、BmallmRNA表达的峰值相位偏移,滞后6h,说明异氟醚麻醉可导致小鼠SCN钟基因昼夜节律的改变。Clock与C组相比较,Dex组及DexA组小鼠SCN中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位未发生明显偏移,说明预给予右美托咪定可调节异氟醚麻醉导致的小鼠SCN生物钟基因表达峰值相位偏移,进而改善昼夜节律。(2)C组,Dex组及DexA组小鼠SCN中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位都在CT1附近,A组小鼠SCN中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位都在CT13附近。与C组相比较,Dex组小鼠SCN中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位没有偏移,说明右美托咪定对昼夜节律下下丘脑视交叉上核SCN中生物钟基因没有影响。与C组相比较,A组小鼠SCN中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位偏移,滞后12h,说明异氟醚麻醉可导致小鼠SCN钟基因昼夜节律的改变。与C组相比较,Dex组及DexA组小鼠SCN中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位未发生明显偏移,说明预给予右美托咪定可调节异氟醚麻醉导致的小鼠SCN生物钟基因表达峰值相位偏移,进而改善昼夜节律。(3)C组,Dex组及DexA组小鼠海马中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位都在CT16附近,A组小鼠海马中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位都在CT22附近。与C组相比较,Dex组小鼠海马中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位没有偏移,说明右美托咪定对昼夜节律下海马中生物钟基因没有影响。与C组相比较,A组小鼠海马中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位偏移,滞后6h,说明异氟醚麻醉可导致小鼠海马钟基因昼夜节律的改变。与C组相比较,Dex组及DexA组小鼠海马中Clock mRNA、Bmall mRNA表达的峰值相位未发生明显偏移,说明预给予右美托咪定可调节异氟醚麻醉导致的小鼠海马生物钟基因表达峰值相位偏移,进而改善昼夜节律。(4)C组,Dex组及DexA组小鼠海马中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位都在CT1附近,A组小鼠海马中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位都在CT13附近。与C组相比较,Dex组小鼠海马中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位没有偏移,说明右美托咪定对昼夜节律下海马中生物钟基因没有影响。与C组相比较,A组小鼠海马中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位偏移,滞后12h,说明异氟醚麻醉可导致小鼠海马钟基因昼夜节律的改变与C组相比较,Dex组及DexA组小鼠海马中Per2 mRNA、Cry1 mRNA表达的峰值相位未发生明显偏移,说明预给予右美托咪定可调节异氟醚麻醉导致的小鼠海马生物钟基因表达峰值相位偏移,进而改善昼夜节律。[实验结论]:正常昼夜节律下下丘脑视交叉上核SCN和海马钟基因Clock mRNA、Bmall mRNA及Per2mRNA、Cry1 mRNA表达呈现节律性,且异氟醚麻醉可导致其表达峰值相位明显偏移,右美托咪定可调节异氟醚麻醉导致的SCN和海马生物钟基因表达峰值相位偏移,进而改善昼夜节律。