DFO調(diào)節(jié)海馬增齡性鐵沉積對(duì)老年大鼠術(shù)后認(rèn)知功能的影響及機(jī)制研究.pdf

1、背景與目的:
　　術(shù)后認(rèn)知功能障礙（Postoperative cognitive dysfunction，POCD）是一種常見(jiàn)的術(shù)后并發(fā)癥。據(jù)流行病學(xué)資料，其發(fā)病率在接受心臟手術(shù)的病人中高達(dá)20-79％，在接受非心臟手術(shù)的病人中也達(dá)到了4.1-22.3％。POCD與高死亡率、住院時(shí)間延長(zhǎng)、對(duì)醫(yī)療資源的大量消耗以及生活質(zhì)量下降等不良事件密切相關(guān)。POCD主要在老年病人中發(fā)病較多，一般認(rèn)為老齡是導(dǎo)致POCD發(fā)病最為重要的危險(xiǎn)因素。盡

2、管POCD的發(fā)病機(jī)制和病理生理變化尚未完全明確，但是有證據(jù)表明了該疾病與其他神經(jīng)退行性疾病的密切關(guān)系。鐵在腦內(nèi)的增齡性沉積是神經(jīng)退行性疾病的共同病理特征之一。過(guò)量的鐵可導(dǎo)致氧化應(yīng)激損傷和小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度激活，從而對(duì)神經(jīng)細(xì)胞造成損傷。鐵螯合劑去鐵胺(Deferoxamine，DFO)已被用于多種腦內(nèi)鐵過(guò)載疾病和神經(jīng)退行性疾病的動(dòng)物模型研究，并發(fā)現(xiàn)了其良好的應(yīng)用前景。
　　盡管鐵沉積在神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮了重要作用，并且鐵螯合劑的應(yīng)用為

3、預(yù)防和治療帶來(lái)了曙光，但是鐵沉積在POCD發(fā)生發(fā)展中的潛在機(jī)制還缺乏深入研究，DFO對(duì)POCD的作用效應(yīng)和作用機(jī)制也尚未闡明。因此，本研究擬通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)揭示海馬內(nèi)鐵沉積影響術(shù)后認(rèn)知功能的原因，探討DFO是否能改善術(shù)后認(rèn)知功能及其潛在的作用機(jī)制。
　　方法:
　　1.通過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜(Inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)檢測(cè)組織內(nèi)總鐵含量。Wester

4、n blot檢測(cè)ferritin表達(dá)量。以此評(píng)估成年和老年大鼠海馬鐵沉積的情況，并觀察剖腹探查術(shù)對(duì)海馬內(nèi)鐵沉積的影響。
　　2.用Morris水迷宮(Morris water maze，MWM)評(píng)價(jià)海馬內(nèi)鐵沉積對(duì)大鼠術(shù)后認(rèn)知功能的影響。
　　3.采用術(shù)前腹腔注射DFO的方法，觀察該藥物能否改善術(shù)后海馬鐵沉積以及對(duì)術(shù)后認(rèn)知功能是否具有保護(hù)作用。
　　4.通過(guò)免疫組化染色(Immunohistochemical stain

5、ing，IHC)和real-time PCR檢測(cè)海馬內(nèi)鐵轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白的表達(dá)、用試劑盒檢測(cè)氧化應(yīng)激和抗氧化應(yīng)激指標(biāo)、IHC檢測(cè)小膠質(zhì)細(xì)胞活化標(biāo)記物OX-42表達(dá)、Western blot檢測(cè)凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)和采用原位末端標(biāo)記法(Terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick end labeling，TUNEL)檢測(cè)凋亡細(xì)胞數(shù)量，以闡明術(shù)后海馬鐵沉積加重的潛在原因及DFO

6、改善術(shù)后認(rèn)知功能的作用機(jī)制。
　　結(jié)果:
　　1.與成年大鼠相比，老年大鼠海馬組織總鐵含量和ferritin表達(dá)量顯著升高并在術(shù)后進(jìn)一步加重。MWM測(cè)試發(fā)現(xiàn)，老年大鼠術(shù)后潛伏期、游泳距離較成年大鼠明顯增加，而目標(biāo)象限停留時(shí)間百分比、中心區(qū)域停留時(shí)間百分比、平臺(tái)穿越次數(shù)較成年大鼠明顯減少。
　　2.術(shù)前連續(xù)6天給予DFO可顯著減少成年及老年大鼠術(shù)后海馬組織總鐵含量及ferritin表達(dá)量，并且在老年大鼠中減少的程度明顯大

7、于成年大鼠。MWM測(cè)試發(fā)現(xiàn)，DFO可減少老年大鼠術(shù)后潛伏期和游泳距離，增加目標(biāo)象限停留時(shí)間百分比、中心區(qū)域停留時(shí)間百分比和平臺(tái)區(qū)域穿越次數(shù);但是在成年大鼠中上述指標(biāo)無(wú)明顯改善。
　　3.老年大鼠術(shù)后TfR mRNA及蛋白表達(dá)明顯減少，DMT1、hepcidin的mRNA及蛋白表達(dá)均顯著增加，F(xiàn)pn1雖然mRNA表達(dá)增加但蛋白表達(dá)急劇下降。術(shù)前給予DFO后雖使TfR表達(dá)增加，但可明顯抑制DMT1和hepcidin的增加，防止Fpn1

8、減少。
　　4.DFO可抑制術(shù)后海馬ROS及MDA的產(chǎn)生，保護(hù)總SOD活性;顯著減少海馬OX-42的表達(dá);抑制Caspase-3的表達(dá)及活化，抑制促凋亡蛋白Bax的表達(dá)，增加抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)并提高Bcl-2/Bax比值，還可顯著減少術(shù)后海馬TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量。
　　結(jié)論:
　　1.大鼠海馬組織中存在增齡性鐵沉積，手術(shù)刺激可使鐵沉積加重并損害術(shù)后認(rèn)知功能。提示海馬內(nèi)鐵沉積可能與術(shù)后認(rèn)知功能下降相關(guān)。

9、>　　2.鐵螯合劑DFO可能有助于降低海馬內(nèi)鐵沉積，并改善老年大鼠術(shù)后認(rèn)知功能，但對(duì)成年大鼠作用不明顯。
　　3.老年大鼠術(shù)后海馬鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)改變使得細(xì)胞內(nèi)鐵外流減少，同時(shí)伴有細(xì)胞外的鐵內(nèi)流增加，可能是術(shù)后海馬鐵沉積增加的原因之一。
　　4.DFO通過(guò)螯合作用和對(duì)鐵轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白的調(diào)控緩解了術(shù)后海馬內(nèi)鐵沉積;同時(shí)對(duì)海馬內(nèi)氧化應(yīng)激和小膠質(zhì)細(xì)胞激活的抑制，減少了細(xì)胞凋亡的發(fā)生，從而改善了術(shù)后認(rèn)知功能。
　　5.DFO對(duì)海馬