维生素c对异氟醚引起的细胞毒性及认知功能损伤的作用研究

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1、维生素C对异氟醚引起的细胞毒性及认知功能损伤的作用研究TheEffectofVitaminConIsoflurane-InducedCytotoxicityandCognitiveImpairment作者姓名：程柏淇专业名称：生物化学与分子生物学研究方向：神经损伤与修复指导教师：张应玖教授指导教师：谢仲淙教授（美国）学位类别：博士培养单位：生命科学学院论文答辩日期：2015年5月27日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成姓名职称工作单位姓名职称工作单位朱筱娟教授东北师范大学主席：张嘉宁教授大连医科大学李德山教授东北农业大学委员：游松教授沈阳药科大学赵国庆教授吉林大学孙非

2、教授吉林大学邹莉波教授沈阳药科大学李正强教授吉林大学王文教授北京宣武医院张应玖教授吉林大学本研究由美国国立卫生研究院项目(R21AG038994、R01GM088801和R01AG041274)、美国阿尔茨海默病协会（初始研究启动基金）及中国国家留学基金委项目资助ThisstudywassupportedbyR21AG038994,R01GM088801,andR01AG041274fromtheNationalInstitutesofHealth;Investigator-InitiatedResearchgrantfromAlzheimer’sAssociationandCh

3、inaScholarshipCouncil中文摘要维生素C对异氟醚引起的细胞毒性及认知功能损伤的作用研究术后认知功能障碍（postoperativecognitivedysfunction,POCD）是临床手术后常见的中枢神经系统并发症，具体表现为在手术麻醉结束后一段时间内，患者出现记忆力受损、内心焦虑以及短时间性格改变等症状，在老年患者中较为常见。术后认知功能障碍对患者的术后生活影响较大，会导致患者精神焦躁、并发症加重、延长康复时间，甚至增加发展为患阿尔茨海默病（Alzheimer’sdisease,AD）的几率。从目前的研究资料来看，与术后认知功能障碍相关的因素中，麻醉是除年

4、龄外对患者记忆力影响最大的风险因素。麻醉药物的细胞毒性以及对中枢神经系统的抑制作用，可能是术后认知功能障碍的发病机制。同时，在发生术后认知功能障碍的临床案例中，老年患者占有较大比例。每年约有6600万年龄超过65岁的老年人需要接受麻醉手术。因此，探明麻醉药物的细胞毒性机制以及减缓麻醉药物带来的细胞毒性，保证患者，尤其是老年患者的麻醉安全，是当下神经生物学及麻醉医学的研究热点。本研究利用分子生物学和细胞生物学等方法，在课题组先前的研究基础上，选取人体生命活动必需的维生素C作为抗氧化药物，在细胞水平试验以及动物行为学试验中证明，维生素C可以缓解由麻醉药物异氟醚引起的细胞凋亡以及小鼠学

5、习与记忆能力下降，具体包括以下四个方面研究内容：（1）通过细胞内活性氧簇含量测定试验发现，维生素C和异氟醚共处理的H4-AAP细胞与异氟醚处理组细胞相比活性氧簇的含量降低，说明维生素C可以为氧化自由基提供阳离子，I减少活性氧簇的蓄积。（2）通过细胞线粒体通透性转换孔（mPTP）检测试验、线粒体膜电势染色试验、ATP测定等试验发现，维生素C可以抑制由异氟醚引起的H4-AAP细胞线粒体通透性转换孔开放、线粒体膜电势降低以及ATP生成减少。说明维生素C可以改善异氟醚引起的线粒体损伤，保持线粒体膜结构完整，维持电化学梯度平衡。（3）利用免疫印迹、MTT等实验技术，检测细胞内凋亡标志物Ca

6、spase-3的激活程度和细存活率，发现维生素C可以减轻由异氟醚引起的Caspase-3激活，提高细胞存活率，从而抑制细胞凋亡的发生。（4）利用条件性恐惧实验模型，观察异氟醚麻醉处理后小鼠的记忆情况，发现小鼠注射维生素C后，可以改善异氟醚引起的小鼠对环境以及声音的“僵直时间”减少，表明维生素C可以减轻由异氟醚引起的小鼠学习与记忆能力下降。综上所述，维生素C可以缓解麻醉药物异氟醚引起的H4‐APP细胞活性氧簇蓄积、保护线粒体完整性和抑制细胞凋亡。条件性恐惧试验结果表明在小鼠行为学模型中维生素C对异氟醚产生的学习与记忆能力下降具有明显的保护作用。本研究结果为由异氟醚引起的术后认知功能

7、障碍的防治用药提供了理论依据和试验数据。关键词：维生素C，认知功能障碍，异氟醚，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶‐3IIAbstractTheEffectofVitaminConIsoflurane-InducedCytotoxicityandCognitiveImpairmentPostoperativecognitivedysfunction(postoperativecognitivedysfunction,POCD)isacentralnervoussystemcomplicati