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术后认知功能障碍（Postoperative cognitive dysfunction,POCD）是指麻醉和手术后患者出现精神状态改变、人格的改变及记忆力下降等,严重时可能导致认知及社会行为能力的降低,是老龄患者术后常出现的并发症之一,而且远期与痴呆的发生有密切联系。造成POCD的因素尚未完全了解,但许多研究已证实全身麻醉药物如七氟醚、手术创伤等多种因素都与POCD的发生有关。POCD的发生延长了住院时间,增加了家庭及社会经济负担,目前尚无有效的预防及治疗方法,是亟待解决的重要公共卫生问题。预处理（Preconditioning,PC）是指机体通过暴露于接近伤害阈值的有害刺激激活内在的保护及修复机制,在器官中产生对损伤的耐受性,从而保护其免受随后的致命性损伤。迄今为止,PC已经作为一种预防疾病或减轻疾病严重程度的重要策略被广泛研究。近年来,常压高氧（Normobaric hyperoxia,NBO）预处理由于其相对安全、操作简便及具有临床转化潜能等优势越来越受到研究者的关注。已有证据表明常压高氧预处理（Normobaric hyperoxia-preconditioning,NBO-PC）可在心、脑、肾等多种脏器的缺血再灌注损伤发挥保护效应,尤其是对于全脑或局部脑缺血、创伤等多种原因造成的脑损伤都具有保护作用,其机制与NBO-PC的抗炎、抗凋亡等作用相关。多项研究已经证实七氟醚麻醉及手术导致的POCD与神经元的凋亡及炎症反应有关。基于上述发现,我们假设NBO-PC可通过抑制大脑神经元的凋亡及炎症反应而减轻术后认知障碍,具有一定脑保护作用。第一部分常压高氧预处理对七氟醚麻醉诱导的老龄大鼠认知功能障的影响目的:本部分实验通过对老龄雄性SD大鼠实施七氟醚麻醉建立大鼠认知障碍模型,探讨NBO-PC对七氟醚诱导的认知障碍的影响及可能机制。方法:将66只20月龄雄性SD大鼠随机分为3组（n=22）:对照组（C组）、七氟醚麻醉组（S组）和常压高氧预处理组（HO组）。HO组大鼠在七氟醚麻醉前给与100%常压高氧吸入,每天4小时,连续6天,而C组和S组大鼠在七氟醚麻醉前未接受NBO-PC。NBO-PC24小时后S组和HO组大鼠暴露于2.5%七氟醚5小时,C组大鼠未实施七氟醚麻醉。在七氟醚暴露24小时后,采用Morris水迷宫实验评估大鼠认知功能状态,采用流式细胞术检测大鼠海马细胞的凋亡率及钙离子浓度的变化,采用Weston blot法检测大鼠海马组织中凋亡相关蛋白bcl-2、bax及active caspase-3的浓度。结果:Morris水迷宫实验的结果显示,与C组相比,S组和HO组大鼠逃避潜伏期显著延长（P<0.05）,穿越平台次数显著减少（P<0.05）,而HO组大鼠逃避潜伏期显著低于S组大鼠（P<0.05）,穿越平台次数显著多于S组大鼠（P<0.05）。流式细胞术结果显示,与C组相比,S组和HO组大鼠海马细胞凋亡率及钙离子浓度均显著增加（P<0.05）,而HO组大鼠海马细胞的凋亡率（12.44%）明显低于S组（20.03%）（P<0.05）,HO组大鼠海马细胞内的钙离子浓度也明显低于S组（P<0.05）。Weston blot检测结果显示,与对照组相比,S组和HO组大鼠海马组织中bax和active caspase-3均显著升高（P<0.05）,bcl-2显著降低（P<0.05）,而HO组bcl-2、bax及active caspase-3的变化明显小于S组的变化（P<0.05）。小结:NBO-PC可减轻七氟醚所致的空间学习记忆障碍,其与NBO-PC降低大鼠海马细胞内钙离子浓度从而抑制海马细胞凋亡相关。第二部分常压高氧预处理对脾切除术诱导的老龄大鼠术后认知功能障碍的影响目的:本部分实验通过对老龄雄性SD大鼠实施脾切除术建立POCD模型,探讨NBO-PC对POCD的影响及可能机制方法:将112只20月龄雄性SD大鼠随机分为4组（n=28）:对照组（Con组）、七氟醚麻醉组（Sev组）,手术组（Ope组）和常压高氧预处理组（Hop组）。Hop组大鼠在实施脾切除术前7天开始给与100%常压高氧吸入,每天4小时,连续6天,而其余三组未接受NBO-PC。NBO-PC结束24小时后,Ope组和Hop组大鼠在2.5%七氟醚麻醉下实施脾切除术,Sev组大鼠仅吸入2.5%七氟醚麻醉而未实施手术,Con组大鼠未实施麻醉及手术。手术结束24小时后,采用Morris水迷宫实验来评估大鼠的认知功能状态,采用HE染色方法观察大鼠海马组织的病理结构改变,采用酶联免疫吸附法检测大鼠外周血及海马组织中IL-1β、IL-6、TNF-α的变化,采用流式细胞术检测大鼠海马细胞的凋亡率,采用Weston blot法检测大鼠海马组织凋亡相关蛋白bcl-2、bax及active caspase-3的浓度。结果:Morris水迷宫实验的结果显示,与对照组大鼠相比,Ope组和Hop组的大鼠逃避潜伏期显著延长（P<0.05）,而穿越平台次数则明显减少（P<0.05）,Sev组大鼠逃避潜伏期及穿越平台次数的变化无统计学差异（P>0.05）;与Ope组比较,Hop组大鼠逃避潜伏期明显降低、穿越平台次数增加,差异有统计学意义（P<0.05）。HE染色结果显示Ope组海马细胞排列紊乱,部分细胞胞体出现形状的改变,细胞核深度染色固缩,细胞之间出现了明显间隙,Hop组与Ope组相比较,病理损伤有所减轻。与对照组相比,Ope组和Hop组大鼠外周血及海马组织中IL-1β、IL-6、TNF-α均明显增加（P<0.05）,Sev组上述三种炎症因子的变化无统计学差异（P>0.05）;而Hop组大鼠外周血及海马组织中上述三种炎症因子又明显低于Ope组（P<0.05）。流式细胞术检测结果显示,与Con组相比,Ope组和Hop组大鼠海马细胞的凋亡率显著增加（P<0.05）,Sev组无明显变化（P>0.05）;而Hop组的凋亡率明显低于Ope组（P<0.05）。Weston blot检测结果显示,与Con组比较,Ope组和Hop组大鼠海马组织中bcl-2显著降低（P<0.05）,bax及active caspase-3明显增加（P<0.05）,Sev组表达无统计学差异（P>0.05）;Hop组上述凋亡相关蛋白的变化明显小于Ope组的变化（P<0.05）。小结:常压高氧预处理可改善脾切除术老龄大鼠的术后认知功能障碍,其机制与常压高氧预处理抑制海马神经元的炎症及凋亡相关。第三部分常压高氧预处理对非体外循环冠状动脉搭桥手术的老年患者术后谵妄的影响目的:通过观察NBO-PC对择期行非体外循环冠状动脉搭桥手术的老年患者术后谵妄及外周血浆炎症因子及脑损伤标志物的影响,探讨NBO-PC对此类患者术后早期认知功能的影响及可能机制。方法:择期全麻下拟行非体外循环冠状动脉搭桥手术的老年患者80例,年龄65～75岁,性别不限。采用随机数字表法将符合纳入标准的非体外循环冠状动脉搭桥手术的老年患者随机分为2组（n=40）:对照组（C组）、常压高氧预处理组（NBO组）。NBO组患者于于术前第7天开始接受NBO-PC,NBO-PC方案为面罩吸入纯氧,每天连续4小时,连续6天。C组患者无特殊处理。于麻醉诱导前（T0）、手术结束（T1）、术后1天（T2）、术后3天（T3）、术后7天（T4）采用酶联免疫吸附法测定外周血中炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6及脑损伤生物学标志物s100β、脑源性神经营养因子（Brain-derived neurotrophic factor,BDNF）的变化;采用重症监护室（Intensive care unit,ICU）病人意识模糊评估法（Confusion assessment method for the ICU,CAM-ICU）评估患者POD的发生情况,并记录患者术后恢复情况。结果:C组纳入38例患者,NBO组纳入39例患者。与T0时比较,两组患者T1-4时TNF-α、IL-1β、IL-6水平显著增加（P<0.05）;与C组比较,NBO组患者T1-4时TNF-α、IL-1β、IL-6水平明显降低（P<0.05）。与T0时比较,两组患者T1-4时血浆s100β显著增加（P<0.05）,BDNF显著降低（P<0.05）;与C组比较,NBO组患者T1-4时s100β明显降低（P<0.05）,BDNF水平显著增加（P<0.05）;与C组相比,NBO组术后谵妄的发生率明显降低（P<0.05）,而术后拔出气管导管时间、术后ICU停留时间、术后住院时间明显缩短（P<0.05）,术后恢复较快。小结:常压高氧预处理可减少非体外循环下冠状动脉搭桥手术患者术后谵妄的发生,并促进其术后恢复,其机制可能与其抑制炎症反应、减轻脑损伤相关。