異氟烷麻醉后老年大鼠學(xué)習(xí)/記憶功能改變與腦海馬CA1區(qū)谷氨酸水平變化的關(guān)系

徐誠(chéng)實(shí)曲向東吳安石1岳云1王庚

(北京積水潭醫(yī)院麻醉科，北京100035)

摘要〔〕目的觀察異氟烷麻醉后老年大鼠學(xué)習(xí)/記憶功能障礙模型中海馬CA1區(qū)谷氨酸濃度的動(dòng)態(tài)變化，探討術(shù)后認(rèn)知功能障礙(POCD)的可能機(jī)制。方法將38只老年大鼠(≥18月齡)隨機(jī)分為3組：對(duì)照組(n=6；不接受迷宮訓(xùn)練和麻醉)、空氣吸入組(n=7，接受迷宮訓(xùn)練但不接受麻醉)、異氟烷麻醉組(n=25，接受迷宮訓(xùn)練和麻醉)。應(yīng)用Morris水迷宮對(duì)大鼠進(jìn)行學(xué)習(xí)/記憶功能測(cè)試，根據(jù)迷宮測(cè)試成績(jī)將異氟烷麻醉組大鼠進(jìn)一步分為學(xué)習(xí)/記憶功能明顯受損亞組(MIS組)和學(xué)習(xí)/記憶功能無(wú)明顯受損亞組(NMIS組)。應(yīng)用活體腦微透析系統(tǒng)收集不同時(shí)間點(diǎn)大鼠腦海馬CA1區(qū)的腦脊液并應(yīng)用高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定腦脊液樣本中的谷氨酸濃度。結(jié)果接受異氟烷麻醉的大鼠學(xué)習(xí)/記憶功能明顯受損的發(fā)生率為12.0%(3/25)。異氟烷麻醉組大鼠麻醉過(guò)程中的谷氨酸濃度均明顯低于對(duì)照組和空氣吸入組(P<0.05)。異氟烷麻醉組大鼠麻醉結(jié)束后1 h時(shí)腦脊液谷氨酸濃度明顯低于空氣吸入組(P<0.01)，但與對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。對(duì)照組和空氣吸入組大鼠在各時(shí)間點(diǎn)腦脊液谷氨酸濃度均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。 異氟烷麻醉過(guò)程中，對(duì)照組和空氣吸入組腦脊液谷氨酸濃度均明顯高于NMIS 亞組(P<0.05)和MIS亞組(P<0.05)。麻醉1 h后，空氣吸入組谷氨酸水平明顯高于NMIS和MIS兩亞組(P<0.01)，而MIS亞組谷氨酸水平明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。麻醉后24 h時(shí)，MIS亞組谷氨酸水平明顯高于對(duì)照組和NMIS亞組(P<0.05和<0.01)。麻醉后首次水迷宮訓(xùn)練時(shí)，MIS組谷氨酸濃度明顯高于NMIS組(P<0.05)。麻醉48 h以后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)，MIS亞組谷氨酸水平均明顯高于其余3組。 結(jié)論異氟烷麻醉學(xué)習(xí)/記憶功能障礙大鼠模型中海馬CA1區(qū)谷氨酸水平呈持久性升高，提示麻醉后腦內(nèi)高谷氨酸水平可能與麻醉藥引發(fā)的學(xué)習(xí)/記憶功能障礙的病理生理過(guò)程有關(guān)。

關(guān)鍵詞〔〕谷氨酸；異氟烷；學(xué)習(xí)/記憶功能受損；Morris水迷宮

中圖分類號(hào)〔〕R749〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.30872435)

通訊作者：王庚(1970-)，男，主任醫(yī)師，副教授，主要從事神經(jīng)阻滯、腦功能、血液保護(hù)研究。

1首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院麻醉科

第一作者：徐誠(chéng)實(shí)(1981-)，男，住院醫(yī)師，主要從事神經(jīng)阻滯、腦功能、血液保護(hù)研究。

作為腦內(nèi)最豐富且最重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，谷氨酸參與了腦內(nèi)大部分功能。然而，谷氨酸濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞腫脹或神經(jīng)細(xì)胞壞死等細(xì)胞結(jié)構(gòu)或功能的損傷〔1～4〕，即興奮毒性效應(yīng)。有學(xué)者認(rèn)為興奮毒性效應(yīng)是神經(jīng)細(xì)胞死亡以及認(rèn)知功能障礙的最終共同通路，是多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基礎(chǔ)〔5～9〕。雖然在多種原因?qū)е碌恼J(rèn)知功能障礙中都伴有腦內(nèi)或血液谷氨酸水平的變化〔10，11〕，但是否在術(shù)后認(rèn)知功能障礙(POCD)發(fā)病過(guò)程中也伴有谷氨酸濃度水平的變化及其變化趨勢(shì)至今仍不清楚。本文擬分析異氟烷引發(fā)的認(rèn)知功能受損與谷氨酸濃度變化之間的關(guān)系。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在得到醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)后，從四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心訂購(gòu)老年大鼠50只(年齡>18月，體重400～550 g)。將大鼠在標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)箱中喂養(yǎng)，飼養(yǎng)室和實(shí)驗(yàn)室溫度(22±2)℃，濕度(55±5)%；安靜環(huán)境，避免強(qiáng)光、噪音等刺激；12∶12 h的生活節(jié)律下自由進(jìn)食進(jìn)飲。所有大鼠均常規(guī)熟悉實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員2 w。

1.2海馬微透析模型的建立及分組經(jīng)大鼠尾靜脈按照15 mg/kg的速度注入異丙酚，待大鼠體動(dòng)反應(yīng)消失后按照10 mg·kg-1·h-1的速度持續(xù)泵注異丙酚維持麻醉。用16G套管針對(duì)大鼠進(jìn)行氣管插管，插管成功后將大鼠固定在小動(dòng)物立體定位儀(ASI公司，美國(guó))上并調(diào)整螺絲使大鼠顱頂呈水平位。應(yīng)用小動(dòng)物呼吸機(jī)進(jìn)行機(jī)控呼吸(潮氣量7～9 ml/min，呼吸頻率65～70次/min，吸呼比1∶2)，將兒童脈搏氧飽和度探頭固定于大鼠腳趾，監(jiān)測(cè)SpO2；根據(jù)SpO2調(diào)節(jié)呼吸參數(shù)，使SpO2≥95%。將小動(dòng)物體溫自動(dòng)控制器溫度探頭置入大鼠直腸并將溫度設(shè)為38℃以維持大鼠正常體溫。切皮前備皮并用強(qiáng)力碘將備皮區(qū)域消毒后酒精脫碘，常規(guī)鋪高壓滅菌消毒洞巾，操作過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行無(wú)菌操作。在小動(dòng)物立體定位儀引導(dǎo)下將微透析探針(CMA/12 14/02，CMA/Microdialysis)準(zhǔn)確置入大鼠海馬CA1區(qū)(前囟向后4.5 mm，旁開(kāi)2 mm，深度為顱骨下2 mm)，然后用消毒過(guò)的銅絲和牙粉將導(dǎo)管固定在大鼠顱骨上。所有大鼠均常規(guī)喂養(yǎng)1 w，如傷口愈合良好、無(wú)滲血滲液、活動(dòng)狀態(tài)佳、無(wú)神經(jīng)損害癥狀等即進(jìn)行水迷宮測(cè)試和微透析實(shí)驗(yàn)。

最終有38只大鼠納入實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)分為3組：對(duì)照組(n=6；不接受迷宮訓(xùn)練和麻醉)、空氣吸入組(n=7，接受迷宮訓(xùn)練但不接受麻醉)和異氟烷麻醉組(n=25，接受迷宮訓(xùn)練和麻醉)。在特定的時(shí)間點(diǎn)收集微透析組大鼠海馬CA1區(qū)腦脊液。

1.3行為學(xué)測(cè)試應(yīng)用Morris水迷宮對(duì)大鼠進(jìn)行學(xué)習(xí)/記憶能力測(cè)試，分為定向航行實(shí)驗(yàn)和空間探索實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分。

定位航行試驗(yàn)用于測(cè)量大鼠獲取空間學(xué)習(xí)記憶的能力。將水迷宮分為4個(gè)象限，試驗(yàn)開(kāi)始前至少2 h將大鼠放入池中自由游泳90 s，不放置平臺(tái)，讓其熟悉迷宮環(huán)境。正式進(jìn)行水迷宮測(cè)試時(shí)，將平臺(tái)置于某一象限中部，將大鼠分別從4個(gè)象限不同入水點(diǎn)面向池壁放入水池，直至找到隱藏在水面下的平臺(tái)為止。找到平臺(tái)后允許動(dòng)物在平臺(tái)上滯留60 s；如果動(dòng)物在90 s內(nèi)沒(méi)有找到平臺(tái)，則實(shí)驗(yàn)者幫助動(dòng)物找到平臺(tái)(潛伏期記為120 s)，在平臺(tái)上休息60 s，再進(jìn)行下次實(shí)驗(yàn)。通過(guò)自動(dòng)錄像系統(tǒng)記錄大鼠找到平臺(tái)的時(shí)間(逃避潛伏期，ELP)、路線圖、游泳速度等。吸入空氣或異氟烷麻醉前后的行為學(xué)測(cè)試分別歷時(shí)5 d，每天上、下午各進(jìn)行1次。

空間探索試驗(yàn)用于評(píng)測(cè)大鼠保持對(duì)平臺(tái)空間位置記憶的能力。在第5天的最后一次定位巡航試驗(yàn)后去除平臺(tái)，然后任選一個(gè)入水點(diǎn)將大鼠放入水池中，記錄大鼠在90 s內(nèi)搜索平臺(tái)的路線圖和在目標(biāo)區(qū)域的滯留時(shí)間。

Morris水迷宮檢測(cè)結(jié)束后，水池內(nèi)換成清水，使水面略低于平臺(tái)進(jìn)行大鼠視力測(cè)試，以檢測(cè)大鼠視力是否正常。

1.4異氟烷麻醉將大鼠置入特制的麻醉箱內(nèi)進(jìn)行異氟烷麻醉，異氟烷濃度為1.2%，歷時(shí)2 h。麻醉過(guò)程中將小動(dòng)物體溫自動(dòng)控制器體溫探頭置入大鼠直腸，并將溫度設(shè)定為38℃。麻醉過(guò)程中常規(guī)監(jiān)測(cè)血氧飽和度并應(yīng)用無(wú)創(chuàng)小動(dòng)物血壓計(jì)(ZH-HX-Z，安徽省)測(cè)量尾靜脈血壓。

1.5海馬腦脊液微透析樣本的獲取除異氟烷麻醉過(guò)程外，所有活體微透析實(shí)驗(yàn)均在大鼠清醒、自由活動(dòng)條件下完成。將大鼠移至自由活動(dòng)大鼠微透析系統(tǒng)內(nèi)，在大鼠合作的情況下將探針置入導(dǎo)管抵達(dá)大鼠海馬，連接自由活動(dòng)系統(tǒng)。微透析系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用人工腦脊液(內(nèi)含NaCl 147 mmol/L，KCl 2.7 mmol/L，CaCl21.2 mmol/L，MgCl20.85 mmol/L)灌注，微量泵(CMA/102 microdialysis pump，CMA/Microdialysis AB，Stockholm，Sweden)泵速為2.5 μl/min并預(yù)充1 h以確保微透析系統(tǒng)內(nèi)人工腦脊液灌注完全。未進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試前進(jìn)行一次微透析，此后分別在麻醉前行為學(xué)測(cè)試結(jié)束后、麻醉過(guò)程中、麻醉后1、12、24和48 h以及麻醉后每次行為學(xué)測(cè)試后均進(jìn)行微透析操作。微透析樣本均在0℃條件下收集且收集時(shí)間設(shè)定為15 min，收集完畢后將微透析樣本立即轉(zhuǎn)移到-80℃冰箱保存?zhèn)錅y(cè)。

1.6質(zhì)量控制接受異氟烷麻醉的大鼠在麻醉過(guò)程中均進(jìn)行動(dòng)脈血?dú)夥治?見(jiàn)表1)，麻醉過(guò)程中發(fā)生低氧血癥的大鼠均不納入研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用水合氯醛麻醉大鼠并用磷酸鹽緩沖液(PBS)+10%甲醛溶液進(jìn)行灌注，待組織固定后取腦并將腦組織沿冠狀面切成40 μm厚的薄片進(jìn)行蘇木素-伊紅(HE)染色以確定微透析探針位置，位置不當(dāng)者予以排除。

表1　異氟烷麻醉中生理指標(biāo)和動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果 ± s)

1.7谷氨酸濃度的測(cè)定應(yīng)用高效液相色譜法(HPLC，Agilent 1200)測(cè)定微透析樣本中的谷氨酸濃度。HPLC系統(tǒng)由四元泵(Agilent G 1311A)、熒光探測(cè)儀(G 1321 A)、柱溫箱(Agilent G 1316A)以及安捷倫化學(xué)工作站組成。(1)柱前自動(dòng)衍生化：取5 mg鄰苯二甲醛(OPA)溶于120 μl甲醇中，充分溶解后加入10 μl β-巰基乙醇和1 ml 0.2 mol硼酸緩沖液(pH 9.2) 搖勻避光4℃冷藏備用。(2)色譜條件：色譜柱ZORBAX Eclipse AAA(4.6×150 mm,5 μm)；流動(dòng)相，A為緩沖液，甲醇：四氫呋喃=400∶95∶5；B為緩沖液，甲醇=120∶380,緩沖液為20 mmol/L乙酸鈉溶液(pH 7.2)。梯度洗脫程序:0～10 min，B%為0%～65%；10～12 min，B%為63%～63%；12.00～12.01 min，B%為63%～100%；12.01～17.00 min，B%為100% ～100%；17.00～18.00 min，B%為100%～0%；18.00～22.00 min，B%為0%～0%。流速:0.8 ml/min；檢測(cè)波長(zhǎng):激發(fā)光波長(zhǎng)λex=340 nm,發(fā)射光波長(zhǎng)λem = 450 nm。柱溫40℃,進(jìn)樣量15 μl。(3)自動(dòng)程序進(jìn)樣：25 μl氨基酸樣品溶液，加入7.5 μl衍生化試劑，自動(dòng)混勻6次，反應(yīng)0.5 min后立即進(jìn)樣。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS11.5軟件行方差分析和雙變量相關(guān)分析。

2結(jié)果

2.1水迷宮測(cè)試成績(jī)?nèi)舢惙槁樽斫M麻醉后水迷宮訓(xùn)練的逃避潛伏期較同一時(shí)間點(diǎn)空氣吸入組的平均逃避潛伏期延長(zhǎng)超過(guò)1.96倍SD則認(rèn)為該大鼠學(xué)習(xí)/記憶功能明顯受損。依此標(biāo)準(zhǔn)，將異氟烷麻醉組大鼠分為學(xué)習(xí)/記憶功能明顯受損亞組(MIS組)和學(xué)習(xí)/記憶功能無(wú)明顯受損亞組(NMIS組)〔12〕。依此標(biāo)準(zhǔn)，接受異氟烷麻醉的大鼠學(xué)習(xí)/記憶明顯受損的發(fā)生率為12%(3/25)。

2.1.1定位航行實(shí)驗(yàn)(學(xué)習(xí)能力)見(jiàn)圖1。

2.1.2空間探索試驗(yàn)(記憶能力)麻醉前后定位航行實(shí)驗(yàn)測(cè)試完畢2 d后均進(jìn)行空間探索實(shí)驗(yàn)以測(cè)試大鼠對(duì)平臺(tái)空間位置的記憶能力。撤去平臺(tái)后觀察90 s內(nèi)大鼠在目標(biāo)區(qū)域的滯留時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)圖2。

2.1.3行為學(xué)測(cè)試(游泳速度)接受行為學(xué)測(cè)試的各組大鼠在麻醉前后游泳速度均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明微透析探針置入和異氟烷麻醉均未對(duì)大鼠的運(yùn)動(dòng)能力造成明顯損害，見(jiàn)圖3。

2.2谷氨酸濃度

2.2.1對(duì)照組、空氣吸入組和異氟烷麻醉組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)谷氨酸濃度變化見(jiàn)圖4Ⅰ，麻醉過(guò)程中接受異氟烷麻醉的大鼠谷氨酸濃度明顯低于對(duì)照組和空氣吸入組(P=0.015，0.011)；在麻醉后1 h時(shí)間點(diǎn)上接受異氟烷麻醉的大鼠谷氨酸濃度明顯低于空氣吸入組(P<0.01)，而與對(duì)照組相比較無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.79)。而在其他時(shí)間點(diǎn)上接受異氟烷麻醉的大鼠谷氨酸濃度與對(duì)照組和空氣吸入組相比較均無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

與空氣吸入組比較：1)P<0.01;與MIS亞組比較：2)P<0.01 圖1　麻醉前后行為學(xué)測(cè)試成績(jī)

2.2.2對(duì)照組、空氣吸入組、NMIS組和MIS組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)谷氨酸濃度變化見(jiàn)圖4Ⅱ?qū)φ战M和空氣吸入組大鼠谷氨酸濃度在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上均無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。麻醉過(guò)程中NMIS組和MIS組大鼠谷氨酸濃度均明顯低于對(duì)照組和空氣吸入組(P<0.05)。麻醉后1 h時(shí)間點(diǎn)上空氣吸入組大鼠谷氨酸濃度明顯高于NMIS組和MIS組 (P<0.01)，MIS組的谷氨酸濃度明顯低于對(duì)照組(P=0.03),而與空氣吸入組相比較無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在麻醉后24 h時(shí)間點(diǎn)上MIS組谷氨酸濃度較對(duì)照組和NMIS組明顯升高(P=0.029)，而與空氣吸入組比較無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。MIS組谷氨酸濃度在麻醉后84 h時(shí)間點(diǎn)上明顯高于其余三組(P=0.03，0.019和0.01)。麻醉后第一次行為學(xué)測(cè)試后MIS組的谷氨酸濃度明顯高于NMIS組(P=0.032)，而在麻醉后行為學(xué)測(cè)試的其他時(shí)間點(diǎn)上MIS組的谷氨酸濃度均明顯高于其余3組(P<0.01)。

與空氣吸入組比較：1)P<0.05；與MIS比較：2)P<0.05 圖2　大鼠定位航行試驗(yàn)在目標(biāo)區(qū)域滯留時(shí)間

圖3　麻醉前后平均游泳速度

與空氣吸入組比較:1)P<0.05，2)P<0.01；與對(duì)照組比較:3)P<0.05；與MIS組比較：4)P<0.05；bl= 基礎(chǔ)狀態(tài); pt=麻醉前行為學(xué)測(cè)試后濃度; ma=麻醉中濃度; pa-1=麻醉后1 h濃度; pa-12=麻醉后12 h濃度; pa-24=麻醉后24 h濃度; pa-48=麻醉后48 h濃度;pat-1～pat-10分別為麻醉后第一～十次行為學(xué)測(cè)試濃度 圖4　麻醉前行為學(xué)測(cè)試、麻醉中和麻醉后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)各組谷氨酸濃度變化趨勢(shì)圖

2.3麻醉后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)行為學(xué)測(cè)試成績(jī)與谷氨酸相關(guān)性除麻醉后NMIS組第5次和第10次行為學(xué)測(cè)試外，各組海馬內(nèi)谷氨酸濃度的水平與大鼠的行為學(xué)測(cè)試成績(jī)之間均有明顯相關(guān)性(P<0.05)(表2)。

表2　麻醉后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)行為學(xué)測(cè)試成績(jī)與谷氨酸濃度相關(guān)性

3討論

由于POCD的患者臨床表現(xiàn)與早期阿爾茨海默病(AD)類似而且POCD可能進(jìn)一步發(fā)展為AD，因此有人認(rèn)為POCD是AD的一種前期病變〔1〕，且POCD與AD的病理機(jī)制類似〔1，10，11〕。近年來(lái)麻醉也被認(rèn)為是除了年齡之外的另一個(gè)潛在的危險(xiǎn)因素〔13～17〕。到目前為止雖然有許多有關(guān)麻醉藥引發(fā)認(rèn)知功能障礙的臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)報(bào)道，但是確切機(jī)制仍不清楚〔18～21〕。谷氨酸被視為哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的興奮性經(jīng)遞質(zhì)〔22〕，正常情況下谷氨酸在長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)有重要作用，而LTP被認(rèn)為是學(xué)習(xí)和記憶過(guò)程的基礎(chǔ)，大腦海馬LTP是記憶形成和鞏固過(guò)程中神經(jīng)元活動(dòng)的客觀指標(biāo)〔23〕。然而，谷氨酸是一把雙刃劍，在特定情況下可以從一種正常的神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N神經(jīng)毒性物質(zhì)〔24〕，對(duì)腦產(chǎn)生興奮性毒性作用〔2～4〕。有學(xué)者認(rèn)為興奮毒性效應(yīng)是神經(jīng)細(xì)胞死亡以及認(rèn)知功能障礙的最終共同通路，是多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基礎(chǔ)〔5～9〕，與腦缺血缺氧性疾病、創(chuàng)傷性腦損傷、AD、帕金森病和亨廷頓病等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中神經(jīng)細(xì)胞死亡有關(guān)〔25〕。雖然關(guān)于谷氨酸興奮毒性效應(yīng)在認(rèn)知功能受損中的始因性作用已有諸多報(bào)道，但是有關(guān)異氟烷導(dǎo)致的認(rèn)知功能受損與谷氨酸系統(tǒng)之間相關(guān)性的直觀動(dòng)態(tài)性的證據(jù)極少。

蔡桂蘭等〔26〕發(fā)現(xiàn)遺忘型輕度認(rèn)知障礙(aMCI)及AD的患者血清谷氨酸濃度較正常對(duì)照者明顯升高。疏樹(shù)華等〔27〕也發(fā)現(xiàn)患有POCD的老年患者顱內(nèi)靜脈血內(nèi)谷氨酸濃度明顯高于未患有POCD的老年患者。雖然他們的研究成果顯示谷氨酸濃度升高與認(rèn)知功能減退有關(guān)，且靜脈血中谷氨酸濃度與腦內(nèi)谷氨酸濃度有良好相關(guān)性，但是靜脈內(nèi)谷氨酸濃度升高只是腦內(nèi)谷氨酸濃度的一個(gè)反映而并非腦脊液中谷氨酸的真實(shí)濃度。而且這些研究都是位相性而非連續(xù)性的，因此不能反映在POCD發(fā)生發(fā)展過(guò)程中腦脊液谷氨酸濃度的真實(shí)水平和變化趨勢(shì)。本研究結(jié)果與以上研究不同。更為重要的是，麻醉后谷氨酸濃度升高與異氟烷麻醉后大鼠的迷宮成績(jī)之間有明顯相關(guān)。也就是說(shuō)，谷氨酸濃度越高，學(xué)習(xí)記憶能力越差，這與Temple等〔28〕的研究結(jié)果相符合。且Lipton等〔29〕也認(rèn)為，谷氨酸的興奮性毒性作用是以持續(xù)、輕度、慢性、緊張性的方式而非位相性的方式起作用的。

雖然有文獻(xiàn)報(bào)道稱學(xué)習(xí)過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致谷氨酸濃度輕微升高〔30〕，但是筆者認(rèn)為麻醉后發(fā)生認(rèn)知功能受損大鼠腦脊液中谷氨酸濃度升高并非由迷宮學(xué)習(xí)過(guò)程引起，因?yàn)槁樽砬敖邮苄袨閷W(xué)測(cè)試后大鼠腦脊液谷氨酸濃度并未表現(xiàn)出明顯升高而且在認(rèn)知功能無(wú)明顯受損大鼠的腦脊液中也無(wú)谷氨酸濃度明顯升高。同樣，雖然有眾多文獻(xiàn)報(bào)道腦損傷也會(huì)導(dǎo)致谷氨酸濃度升高〔31，32〕，但是筆者認(rèn)為此持續(xù)性谷氨酸濃度升高并非與海馬區(qū)微透析導(dǎo)管植入引起的腦損傷有關(guān)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道〔31〕，如果此谷氨酸濃度升高來(lái)源于腦組織損傷，那么谷氨酸濃度會(huì)比該實(shí)驗(yàn)中的谷氨酸濃度高很多，因此，筆者將此谷氨酸濃度升高歸因于眾多文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)的異氟烷麻醉誘發(fā)的神經(jīng)元受損〔33～36〕。正因?yàn)樯窠?jīng)元受損，因此細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸外流至細(xì)胞外間隙進(jìn)而引發(fā)腦脊液中谷氨酸濃度升高。而此持續(xù)緩慢的谷氨酸濃度輕度升高可能是異氟烷引發(fā)的認(rèn)知功能受損的早期表現(xiàn)。

綜上，異氟烷引起的認(rèn)知功能受損伴有腦海馬CA1區(qū)谷氨酸濃度的持續(xù)性升高，提示其可能參與異氟烷引發(fā)的認(rèn)知功能受損的病理生理過(guò)程。

4參考文獻(xiàn)

1Grape S，Ravussin P，Rossi A，etal.Postoperative cognitive dysfunction〔J〕.Trends in Anaesthesia and Critical Care，2012;2(2):98-103.

2Tan W，Cao X，Wang J，etal.Tau hyperphosphorylation is associated with memory impairment after exposure to 1.5% isoflurane without temperature maintenance in rats〔J〕.Eur J Anaesthesiol,2010;27:835-41.

3Run X，Liang Z，Zhang L，etal.Anesthesia induces phosphorylation of tau〔J〕.J Alzheimers Dis，2009;16:619-26.

4Holscher C，van Aalten L，Sutherland C.Anaesthesia generates neuronal insulin resistance by inducing hypothermia〔J〕.BMC Neurosci，2008;9:100.

5Robert S.Biology and Human Behavior:The Neurological Origins of Individuality〔M〕.2nd edition.Chantilly:The Teaching Company，2005：21-47.

6Rothstein JD，Dykes-Hoberg M，Pardo CA，etal.Knockout of glutamate transporters reveals a major role for astroglial transport in excitotoxicity and clearance of glutamate〔J〕.Neuron，1996;16(6):675-86.

7Maragakis NJ，Rothstein JD.Glutamate transporters in neurologic disease〔J〕.Arch Neurol，2001;58(3):365-70.

8Rao VL，Dogan A，Bowen KK，etal.Antisense knockdown of the glial glutamate transporter GLT-1 exacerbates hippocampal neuronal damage following traumatic injury to rat brain〔J〕.Eur J Neurosci，2001;13(1):119-28.

9Choi DW，Rothman SM.The role of glutamate neurotoxicity in hypoxic-ischemic neuronal death〔J〕.Annu Rev Neurosci，1990;13(1):171-82.

10Xie Z，Tanzi RE.Alzheimer’s disease and postoperative cognitive dysfunction〔J〕.Exp Gerontol，2006;41(3):346-59.

11Fodale V，Santamaria LB，Schifilliti D，etal.Anaesthetics and postoperative cognitive dysfunction:a pathological mechanism mimicking Alzheimer's disease〔J〕.Anaesthesia，2010;65(4):388-95.

12Liu W，Xu J，Wang H，etal.Isoflurane-induced spatial memory impairment by a mechanism independent of amyloid-beta levels and tau protein phosphorylation changes in aged rats〔J〕.Neurol Res，2001;34(1):3-10.

13Ancelin ML，de Roquefeuil G，Ledesert B，etal.Exposure to anaesthetic agents，cognitive functioning and depressive symptomatology in the elderly〔J〕.Br J Psychiatry，2001;178(3):360-6.

14Seymour DG，Severn AM.Cognitive dysfunction after surgery and anaesthesia:What can we tell the grandparents〔J〕?Age Ageing，2009;38(1):147-50.

15Cooper JK，Mungas D.Risk factor and behavioral differences between vascular and Alzheimer's dementias:the pathway to end stage disease〔J〕.J Geriatr Psychiatry Neurol，1993;6(1):29-33.

16Fodale V，Ritchie K，Rasmussen LS，etal.Anesthetics and Alzheimer's disease:background and research〔J〕.J Alzheimer's Dis Suppl，2010;3(1):1-3.

17Bohnen N，Warner MA，Kokmen E，etal.Early and midlife exposure to anesthesia and age of onset of Alzheimer's disease〔J〕.Int J Neurosci，1994;77(2):181-5.

18Culley DJ，Baxter M，Yukhananov R，etal.The memory effects of general anesthesia persist for weeks in young and aged rats〔J〕.Anesth Analg，2003;96(10):1004-9.

19Culley DJ，Baxter MG，Yukhananov R,etal.Long-term impairment of acquisition of a spatial memory task following isoflurane-nitrous oxide anesthesia in rats〔J〕.Anesthesiology，2004;100(3):309-14.

20Culley DJ，Baxter MG，Crosby CA，etal.Impaired acquisition of spatial memory 2 weeks after isoflurane and isoflurane-nitrous oxide anesthesia in aged rats〔J〕.Anesth Analg，2004;99(13):1393-7.

21Xie Z，Dong Y，Maeda U，etal.The inhalation anesthetic isoflurane induces a vicious cycle of apoptosis and amyloid beta-protein accumulation〔J〕.J Neurosci，2007;27(12):1247-54.

22Xie Z，Culley DJ，Dong Y，etal.The common inhalation anesthetic isoflurane induces caspase activation and increases amyloid beta protein level in vivo〔J〕.Ann Neurol，2008;64(6):618-27.

23Planel E，Richter KE，Nolan CE，etal.Anesthesia leads to tau hyperphosphorylation through inhibition of phosphatase activity by hypothermia〔J〕.J Neurosci，2007;27:3090-7.

24Sattler R，Tymianski M.Molecular mechanisms of glutamate receptor-mediated excitotoxic neuronal cell death〔J〕.Mol Neurobiol，2001;24(1):107-29.

25Obrenovitch TP，Urenjak J.Altered glutamatergic transmission in neurological disorders:from high extracellular glutamate to excessive synaptic efficacy〔J〕.Prog Neurobiol，1997;51(1):39-87.

26蔡桂蘭，賈建平.輕度認(rèn)知障礙和阿爾茨海默病患者血清中興奮性氨基酸的含量〔J〕.中華神經(jīng)科雜志，2007;8:544-8.

27疏樹(shù)華，方才，潘建輝，等 .老年病人全麻術(shù)后顱內(nèi)興奮性氨基酸水平與術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系〔J〕.中華麻醉學(xué)雜志,2010;30(3):290-3.

28Temple MD，O'Leary DM，F(xiàn)aden AI.The role of glutamate receptors in the pathophysiology of traumatic CNS injury.In:Head Trauma:Basic，Preclinical，and Clinical Directions〔M〕.4th ed.New York:Wiley，2008;87-113.

29Lipton SA，Rosenberg PA.Excitatory amino acids as a final common pathway for neurologic disorders〔J〕.N Engl J Med，1994;330(5):613-22.

30Seo S，Liu P，Leitch B.Spatial learning-induced accumulation of agmatine and glutamate at hippocampal CA1 synaptic terminals〔J〕.Neuroscience 2011;192(1):28-36.

31Bullock R，Zauner A，Woodward JJ，etal.Factors affecting excitatory amino acid release following severe human head injury〔J〕.J Neurosurg，1998;89(4):507-18.

32Robertson CL，Bell MJ，Kochanek PM，etal.Increased adenosine in cerebrospinal fluid after severe traumatic brain injury in infants and children:association with severity of injury and excitotoxicity〔J〕.Crit Care Med，2001;29:2287-93.

33Yon JH，Carter LB，Reiter RJ，etal.Melatonin reduces the severity of anesthesia-induced apoptotic neurodegeneration in the developing rat brain〔J〕.Neurobiol Dis，2006;21(5):522-30.

34Ma D，Williamson P，Januszewski A，etal.Xenon mitigates isoflurane-induced neuronal apoptosis in the developing rodent brain〔J〕.Anesthesiology，2007;106(7):746-53.

35Lunardi N，Ori C，Erisir A，etal.General anesthesia causes long-lasting disturbances in the ultrastructural properties of developing synapses in young rats〔J〕.Neurotox Res，2010;17(2):179-88.

36Jevtovic-Todorovic V.Anesthesia and the developing brain:are we getting closer to understanding the truth〔J〕?Curr Opin Anaesthesiol，2011;24(3):395-9.

〔2015-09-03修回〕

(編輯曲莉)