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目的:针对发育期大脑神经系统的特殊性,以发育高峰期高表达于大脑组织的NMDA受体亚型-NR2B为主要监测指标,评估异氟醚对体外培养神经细胞存活率和生长发育的影响;以及对SD大鼠成年后学习记忆功能的影响。同时结合NR2B亚单位特异性拮抗剂Ifenprodil阻断受体的作用,进一步探讨异氟醚对发育期中枢神经系统影响的可能机制。以期为临产妇及婴儿期麻醉药物使用的安全性提供理论基础。
方法:体外:取孕18d的SD大鼠胚胎脑组织,进行体外分离培养原代神经细胞。用神经细胞特异性β-tubulinⅢ染色,星型胶质细胞特异性GFAP染色及Hoechst33342染色进行神经细胞纯度鉴定。分别在皮层培养细胞第2、5、7d;海马培养细胞第5、7、10d,结合不同剂量Ifenprodil(100μM,50μM,10μM,0μM)后给予异氟醚2%吹入6h。24h后分别行LDH、MTT检测细胞整体存活率;β-tubulin免疫组化计算神经元突起生长速度和突起数量;NR2B免疫组化和Western Blot定量分析NR2B亚单位蛋白水平表达量。
在体:SD同窝新生鼠,于出生后5d~9d,每天给予2%异氟醚2h吸入麻醉。分别取出生后(Postnatal,PN)7d、10d、14d、18d大鼠脑组织,一半灌注后取材切片,行NR2B免疫组化分析;一半匀浆后行WesternBlot定量分析NR2B蛋白表达量。其它大鼠于PN21d后进行气味配对觅食行为训练,检测气味配对的传递性和对称性。
结果:体外:培养7d的皮层神经细胞中,神经元含量约为85%;海马细胞中,神经元含量约为70%。随着培养时间延长,NR2B亚单位在神经细胞的表达逐渐增强,至细胞成熟期(皮层7DⅣ,海马10DⅣ)达到峰值。2%异氟醚处理6h,使未成熟期(5DⅣ)神经细胞NR2B的表达下降,但细胞存活率增加,MTT值升高;神经元突起的生长速度和突起数量显著增加。Ifenprodil100μM联合异氟醚给药,使5DⅣ皮层细胞的MTT值显著上升;10DⅣ海马细胞的MTT值显著下降,LDH值显著上升。Ifenprodil50μM联合异氟醚给药,使培养早期皮层和海马神经细胞NR2B表达降低的改变更明显,突起的生长速度和突触数量下降。
在体:NR2B亚单位在皮层/海马组织的表达随出生日龄的增加而呈双峰态升高,峰值分别出现在PN10d和PN18d。相同日龄条件下,海马组织的表达量高于皮层。2%异氟醚2h×5d使大脑组织NR2B的表达量进一步增加。气味配对觅食行为实验中,两组实验对象都能建立起较好的配对关联,配对误差都以阳性结果为主,两组间比较没有统计差异。
结论:本研究通过在体和离体两个方面的观察,都未发现异氟醚对神经系统具有损伤作用。发育高峰期幼鼠每天2%异氟醚吸入2h,维持5d,并没有影响其成年后气味配对觅食行为的能力。相反,对体外培养未成熟期的神经细胞,异氟醚使细胞的存活率较未处理细胞提高,神经元突起的生长发育更快,表现出一定的积极效应.对这一现象背后所隐藏的确切意义,还有待进一步的深入研究。根据本实验的结果,临床浓度的异氟醚可以安全的应用于产科及婴儿期临床麻醉。