Anesthesia & Analgesia : 右美托咪定通过抑制单核细胞源性巨噬细胞减轻创伤性脑损伤后小鼠围术期神经认知障碍

2023-12-10 网络 网络

全身麻醉前右美托咪定预处理可抑制 TBI 小鼠海马区 MDMs 浸润,从而减轻围术期神经认知障碍,可为临床上存在 TBI 病史的患者围术期神经认知障碍的治疗提供新方法。

王钟兴 中山大学第一附属医院麻醉科  翻译 / 审校  

背 景: 创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI) 发生后, 免疫应答程序启动, 单核细胞源性巨噬细 胞(monocyte-derived macrophages,MDMs)浸润受损脑组织。MDMs 在围术期神经认知障碍(perioperative neurocognitive disorders,PNDs) 发病中发挥重要作用。 本研究旨在验证“ 全 身 麻 醉 前 右 美 托 咪 定(dexmedetomidine,DEX)预处理可通过抑制 MDMs 浸润海马区,减轻 TBI 后小鼠围术期神经认知障碍”这一假说。

方法:本研究将绿色荧光蛋白转基因小鼠的骨髓移植至 C57BL/6 小鼠体内以辨别 MDMs;且所有小鼠均为雄性,确保同质性。骨髓移植 4 周后,被移植小鼠采用控制性皮质撞击法建立 TBI 模型。TBI 建模 4 周后,对小鼠进行 DEX预处理后,予以全身麻醉(general anesthesia,GA)。在小鼠全身麻醉 2 周后,进行巴恩斯迷宫实验(8 ~ 12 只小鼠 / 组);并在全身麻醉 4 周后予安乐死,进行免疫组化(4 ~ 5 只小鼠 / 组)或免疫印迹检测(7 只小鼠 / 组)。

结果:在巴恩斯迷宫实验训练第 3 天,与对照组相比,TBI 小鼠首次潜伏期延长 [ 平均差 76.5(95% CI,41.4 ~116.6),P < 0.0001 ]、 首 次 通 过 距 离 增 加 [ 431.2(98.5 ~ 763.9),P = 0.001 ]、 错 误 次 数 增 多 [ 5.7(0.62 ~10.7),P = 0.017 ]。且 TBI 小鼠海马区 MDMs 表达水平 [ 2.1(0.6 ~ 3.7),P = 0.003 ] 与单核细胞趋化蛋白 -1(monocyte chemotactic protein-1,MCP1)阳性表达区域 [ 0.38(0.09 ~ 0.68),P = 0.007 ],较对照组均显著增加。免疫印迹结果显示,TBI 小鼠海马区白细胞介素 -1β 表达较对照组明显增加 [ 1.59(0.08 ~ 3.1)P = 0.035 ]。而 DEX 预处理可逆转 TBI 小鼠上述变化,且与对照组相比无显著差异。α2 受体拮抗剂育亨宾,可抑制 DEX 的相应作用 [ 首次潜伏期:68.3(36.5 ~ 100.1)P < 0.0001 vs TBI-DEX;首次通过距离:414.9(120.0 ~ 709.9)P = 0.0002vs DEX;错误次数:6.6(2.1 ~ 11.2),P = 0.0005 vs TBI-DEX;MDMs 表达:2.9(1.4 ~ 4.4),P = 0.0001 vsTBI-DEX;MCP1 表达:0.4(0.05 ~ 0.67),P = 0.017 vs TBI-DEX;白细胞介素 -1β 表达:1.8(0.34 ~ 3.35),P = 0.01 vs TBI-DEX]。

结论:全身麻醉前右美托咪定预处理可抑制 TBI 小鼠海马区 MDMs 浸润,从而减轻围术期神经认知障碍,可为临床上存在 TBI 病史的患者围术期神经认知障碍的治疗提供新方法。


 
专家述评
 
右美托咪定通过抑制单核细胞源性巨噬细胞减轻,创伤性脑损伤后小鼠围术期神经认知障碍

王钟兴 中山大学第一附属医院麻醉科

创伤性脑损伤(Traumatic brain injury,TBI)严重影响患者生活质量加重社会经济负担。该类患者如需全麻手术,则发生围术期神经认知障碍(Perioperative neurocognitive disorders,PNDs)的几率及严重程度均显著增加。但麻醉药物是否加剧该类患者 PNDs 发生发展尚未阐明。该研究构建 TBI 小鼠,4 周后对其在异氟烷全麻前予以右美托咪定处理,发现经右美托咪定预处理的小鼠海马区单核细胞源性巨噬细胞(Monocyte-derived macrophages,MDMs)浸润减少、PNDs 程度减轻,表明右美托咪定可能为有 TBI 史患者防治 PNDs 的新方法。
 
神经炎症是导致 PNDs 的主要原因。TBI 后坏死脑组织及血肿募集小胶质细胞;同时,外源性巨噬细胞通过损伤的血脑屏障侵袭中枢神经系统,二者共同引起炎症反应。目前,研究发现,MDMs 是引发 TBI 后神经炎症的重要因素。海马区是学习及记忆功能的主要脑区,该区域炎性浸润是认知障碍的关键环节。该研究中作者靶向识别绿色荧光蛋白标记的 MDMs,并使用异氟烷全麻 TBI 小鼠,发现海马区 MDMs 明显增加。此结果与既往证据相符:异氟烷可增加血脑屏障通透性,进而引起 PNDs。这表明异氟烷可加剧 TBI 后 MDMs 浸润。
 
右美托咪定是一种高选择性的 α2 肾上腺素受体(α2-AR)激动剂,作用于中枢神经系统产生镇静作用,可作为全麻辅助用药。研究发现,右美托咪定具有神经保护作用,可减轻异氟烷相关的神经认知障碍;同时,它可抑制小胶质细胞诱导的神经炎症。故此,作者推测右美托咪定通过减少 MDMs 浸润,减轻 TBI 后全麻加重的 PNDs。结果显示,经右美托咪定处理的 TBI 小鼠,海马区 MDMs 浸润减少、炎症反应减轻,而育亨宾可逆转右美托咪定的上述作用。
 
文献提示,单核细胞趋化蛋白 -1(Monocyte Chemoattractant Protein 1,MCP-1)是募集 MDMs 的重要细胞因子,可与 MDMs 表面 CCR2 受体结合,引发 MDMs 迁移浸润。该研究发现,TBI 小鼠海马区浸润的 MDMs 上 MCP-1 表达增多。右美托咪定可显著减少海马区 MCP-1 表达,提示该药可能通过抑制 MCP-1 的产生,减少 MDMs 聚集。既往研究表明 α2-AR 可调控 MCP-1 表达,结合该研究进一步发现 MDMs 表面存在 α2-AR 受体,作者推测右美托咪定通过作用于 α2-AR 受体,影响 MCP-1 表达,减少 MDMs 浸润。该创新性发现为 TBI 后全麻下 MDMs 浸润的机制研究提供了新思路,但也存在部分不足。首先,作者选择 TBI 模型建立后 4 周的小鼠作为研究对象,但该时间点是否仍处于TBI 恢复期?是否需延长观察时间,进行认知功能评估? MCP-1 可由多种细胞产生,作者研究仅发现 MCP-1 与 CCR2结合后表达于 MDMs,但 MCP-1 具体来源及其具体作用机制仍有待深入探讨。
 
综合以上,右美托咪定可通过减少海马区 MDMs 浸润,减轻 TBI 后神经功能障碍而有中枢神经系统疾病史的患者,在接受全麻时易出现围术期神经认知障碍,本研究可为该类患者围术期神经保护提供新思路。



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