前列腺素內過氧化物合酶2通過調控神經炎癥介導小鼠術后認知功能障礙的機制研究

《Scientific Reports》:Prostaglandin endoperoxide synthase 2 regulates neuroinflammation to mediate postoperative cognitive dysfunction in mice

【字體: 時間:2025年05月20日 來源:Scientific Reports 3.8

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  術后認知功能障礙(POCD)是臨床常見的圍手術期并發癥,其發生機制與神經炎癥密切相關。西南醫科大學附屬醫院麻醉科團隊針對前列腺素內過氧化物合酶2(PTGS2)在POCD中的作用展開研究,通過建立小鼠腦缺血再灌注模型和體外氧糖剝奪模型,發現抑制PTGS2可減輕小膠質細胞介導的神經炎癥和氧化損傷,顯著改善認知功能。該研究為POCD的防治提供了新靶點,相關成果發表于《Scientific Reports》。

  

圍手術期認知功能障礙(POCD)是麻醉和手術后常見的神經系統并發癥,臨床數據顯示其發生率高達29%。這種認知功能下降不僅延長住院時間、增加死亡率,還與遠期癡呆風險顯著相關。盡管已有研究表明神經炎癥是POCD的核心機制,但具體分子通路仍不明確。前列腺素內過氧化物合酶2(PTGS2)作為前列腺素合成的限速酶,在炎癥反應中起關鍵作用,但其在POCD中的具體調控機制亟待闡明。

西南醫科大學附屬醫院麻醉科Xuelian Li、Xuemei Li等研究人員在《Scientific Reports》發表的研究,通過整合動物模型和細胞實驗,系統揭示了PTGS2通過調控小膠質細胞活化介導神經炎癥和氧化損傷,從而參與POCD發生發展的分子機制。研究采用雙側頸總動脈短暫阻斷(tBCCAO)建立小鼠POCD模型,結合選擇性PTGS2抑制劑塞來昔布干預;體外則通過氧糖剝奪/復氧(OGD/R)模擬缺血再灌注損傷,利用小膠質細胞條件培養基研究神經元損傷。

關鍵技術方法包括:建立tBCCAO手術模型模擬臨床腦缺血;Morris水迷宮評估認知功能;海馬組織RNA測序分析差異基因;免疫組化和Western blot檢測小膠質細胞標志物Iba-1;ELISA和qPCR檢測炎癥因子;MTT法和ROS檢測評估神經元活力。

研究結果顯示:
Expression of PTGS2 in plasma and hippocampus were increased in POCD mice
通過tBCCAO成功建立POCD模型,小鼠血漿和海馬PTGS2表達顯著升高,Morris水迷宮測試顯示空間學習和記憶能力明顯受損。

PTGS2 May affect POCD-related inflammatory responses
RNA測序發現海馬區1374個基因上調,炎癥相關通路顯著富集。蛋白互作網絡分析顯示84個基因與PTGS2密切關聯,提示PTGS2可能通過調控神經炎癥參與POCD。

PTGS2 contributes to the development of POCD
塞來昔布預處理可抑制PTGS2過表達,使逃避潛伏期縮短26.9%,目標象限停留時間和穿越平臺次數分別增加38.8%和93.6%,顯著改善認知功能。

PTGS2 mediation of hippocampal microglia activation and oxidative damage in the development of POCD
PTGS2抑制減少Iba-1陽性小膠質細胞活化,下調TNF-α、IL-6等炎癥因子,改善神經元形態異常,并降低鐵代謝相關蛋白FTH1、DMT1的表達。

PTGS2 are required for OGD/R-induced microglial activation
體外實驗證實,shRNA沉默PTGS2可抑制OGD/R誘導的小膠質細胞活化標志物CD68表達,降低炎癥因子釋放。

PTGS2 mediates OGD/R-induced microglia neurotoxicity
PTGS2沉默的小膠質細胞條件培養基能保護HT22神經元免受OGD/R損傷,維持GPX4抗氧化酶活性,減少ROS積累。

討論部分指出,該研究首次闡明PTGS2通過"小膠質細胞活化-神經炎癥-氧化損傷"軸參與POCD的完整機制。臨床意義在于:①證實圍手術期使用PTGS2抑制劑(如塞來昔布)的神經保護作用;②為開發靶向PTGS2的POCD防治策略提供理論依據。局限性包括未設置動態觀察時間點,且需進一步驗證特定腦區PTGS2條件敲除的效果。

這項研究將基礎與臨床問題緊密結合,不僅深化了對POCD發病機制的認識,還為圍手術期神經保護提供了可轉化的干預靶點。未來研究可探索PTGS2抑制劑與其他神經保護劑的協同作用,以及在不同手術類型患者中的個性化應用方案。

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