石青青，喻理晟，王世全，薛姍姍，周翠紅，譚慶榮，彭正午

(1空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院心身科，陜西 西安 710032； 2西安醫(yī)學(xué)院研究生院，陜西 西安 710021)

全世界每年約有超過(guò)2億人接受手術(shù)[1-2]，其中近80%的病例使用揮發(fā)性麻醉劑。異氟醚因其毒性小、誘導(dǎo)和蘇醒迅速、麻醉深度易于調(diào)節(jié)等特性，被廣泛應(yīng)用于臨床麻醉[3-4]。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)異氟醚可引起大腦神經(jīng)毒性并導(dǎo)致術(shù)后認(rèn)知障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)，而且老年患者暴露于異氟醚產(chǎn)生POCD的概率更高[5-7]。已有研究表明，在術(shù)后3個(gè)月，60歲以下的年輕患者POCD的發(fā)生率為0～5%，60～69歲的老年患者POCD的發(fā)生率為9.9%～14.3%，70歲以上的高齡患者POCD的發(fā)生率是60～69歲年齡組的2倍[8]。異氟醚導(dǎo)致POCD產(chǎn)生的具體機(jī)制尚不確切，研究顯示海馬神經(jīng)元損傷是POCD發(fā)病的重要原因之一，異氟醚暴露可引起大鼠海馬中的神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)量減少，導(dǎo)致海馬結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化[9-11]。然而，異氟醚對(duì)海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)的影響及其對(duì)不同年齡段小鼠作用的差異尚不清楚。因此，本研究觀(guān)察了青年和老年兩個(gè)不同年齡段的小鼠吸入15 mL/L 異氟醚2 h后的行為學(xué)變化，并比較了異氟醚作用下，上述不同年齡段小鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元線(xiàn)粒體、突觸和神經(jīng)元樹(shù)突形態(tài)的差異。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 所有活體實(shí)驗(yàn)均按照國(guó)家《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物關(guān)愛(ài)和使用指南》進(jìn)行，并經(jīng)空軍軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利委員會(huì)批準(zhǔn)[許可證號(hào)：SYXK(陜)2019-001]。6月和18月齡雄性C57BL/6青年和老年小鼠購(gòu)自空軍軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。小鼠飼以SPF級(jí)維持飼料，正常攝入食物和飲用水，保持12 h照明/12 h黑暗交替，飼養(yǎng)溫度22～25 ℃，相對(duì)濕度55%～58%，飼養(yǎng)環(huán)境保持清潔、安靜。實(shí)驗(yàn)分組：青年組、青年吸醚組、老年組、老年吸醚組，每組各10只。

1.1.2 主要試劑和儀器 異氟醚(MACKLIN，266-75-46-7)；電鏡固定液(Servicebio，G1102)；無(wú)水乙醇(MACKLIN，64-17-5)；丙酮(MACKLIN，127-06-0)；812包埋劑(SPI，90529-77-4)；超薄切片機(jī)(Leica，Leica UC7)；鉆石切片刀(Daitome，Ultra 45°)；透射電子顯微鏡(HITACHI，HT 7700)；共聚焦顯微鏡(OLYMPUS, FV 1000)。

1.2 方法

1.2.1 吸醚處理 6月齡和18月齡實(shí)驗(yàn)小鼠各隨機(jī)分為兩組：青年組、青年吸醚組和老年組、老年吸醚組。青年組和老年組吸入1 000 mL/L O22 h；青年吸醚組和老年吸醚組吸入15 mL/L 異氟醚氣體2 h。小鼠吸入異氟醚過(guò)程是在連接有麻醉氣體監(jiān)測(cè)儀的麻醉箱中進(jìn)行的，吸醚過(guò)程中監(jiān)控O2、CO2和異氟醚氣體的濃度變化，使氧流量的流速在2 L/min，進(jìn)入麻醉箱的氣體要進(jìn)行濕化，吸醚過(guò)程中小鼠需用加熱墊保持其體溫維持在37 ℃。待麻醉過(guò)程結(jié)束，將實(shí)驗(yàn)小鼠放回原籠中并時(shí)刻觀(guān)察小鼠的狀態(tài)，48 h后進(jìn)行新物體識(shí)別測(cè)試。

1.2.2 新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn) 新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)是利用小鼠先天對(duì)新奇物體有探索傾向而建立的一項(xiàng)行為學(xué)測(cè)試，用來(lái)評(píng)估實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶能力[12]。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前準(zhǔn)備兩個(gè)相同的物體A和一個(gè)不同的物體B，將小鼠放入測(cè)試箱適應(yīng)30 min后，將兩個(gè)A物體放入測(cè)試箱左右兩端，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后放入小鼠的位置與兩物體的距離務(wù)必要保持一致。開(kāi)啟錄像設(shè)備，記錄小鼠嗅探左右A物體的次數(shù)，5 min之后將左右任一A物體撤掉換成B物體，同樣記錄5 min內(nèi)小鼠嗅探A、B兩物體的次數(shù)。每只小鼠測(cè)試結(jié)束均需用乙醇擦拭，并待乙醇?xì)馕稉]發(fā)完全再進(jìn)行下只小鼠的測(cè)試，避免上只小鼠的氣味對(duì)下只小鼠造成干擾影響實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。

1.2.3 透射電鏡制片 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行深度麻醉后，取新鮮小鼠腦組織海馬部位，于3 min之內(nèi)切取體積不超過(guò)1 mm × 1 mm × 1 mm的組織塊，并將其迅速浸泡到電鏡固定液中，4 ℃保存。固定2～4 h后用pH 7.4的磷酸緩沖液(0.1 mol/L)洗3次，每次10～15 min。室溫下用10 mL/L的鋨酸進(jìn)行后固定，2 h后用0.1 mol/L磷酸緩沖液換洗3次，每次10～15 min。之后進(jìn)行梯度脫水(依次放入500、700、800、900、950、1 000、1 000 mL/L乙醇以及1 000、1 000 mL/L丙酮中)，每次15 min。梯度脫水結(jié)束后，將其置于丙酮與812包埋劑按1∶1配制的混合液中先室溫滲透2 h，再用2∶1的比例進(jìn)行滲透過(guò)夜處理。60 ℃加熱聚合48 h，完成組織包埋，并用Leica超薄切片機(jī)將其切成60～80 nm的薄片，以待進(jìn)行鈾鉛雙染色。染色結(jié)束將薄片放置室溫干燥過(guò)夜，透射電子顯微鏡下觀(guān)察，并采集圖像分析(hitachi TEM system control)。線(xiàn)粒體結(jié)果分析：使用Image Pro Plus 6.0軟件進(jìn)行線(xiàn)粒體面積測(cè)量反映線(xiàn)粒體的腫脹程度；線(xiàn)粒體密度為每單位面積(μm2)胞質(zhì)體中的線(xiàn)粒體數(shù)量。突觸結(jié)果分析：使用Image Pro Plus 6.0圖像處理軟件測(cè)量突觸前和突觸后致密區(qū)厚度；突觸數(shù)量等于單位面積(μm2)內(nèi)的突觸個(gè)數(shù)。

1.2.4 高爾基染色 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行深度麻醉后，快速取出腦組織，并用雙蒸水快速?zèng)_洗腦組織表面的血液。按照FD Rapid GolgiStainTMKit說(shuō)明書(shū)，把組織浸泡在溶液A和B等體積混合的浸漬中，次日更換新的浸漬液。將浸泡完全的腦組織轉(zhuǎn)移到溶液C中，室溫下保持3 d的黑暗處理。提前預(yù)冷切片機(jī)，將腦組織用吸水紙擦拭干凈，置于樣本盤(pán)上滴加雙蒸水進(jìn)行包被冰凍。在修塊(Trim)模式下將包被冰凍完全的腦組織切成100～150 μm厚度的切片，用細(xì)毛筆將其展開(kāi)于滴加C液的載玻片上。用雙蒸水沖洗切片2次，4 min/次后進(jìn)行染色，把切片置于溶液D∶溶液E∶雙蒸水=1∶1∶2的混合液中堿化10 min，堿化結(jié)束之后用雙蒸水沖洗切片2次，4 min/次，再在不同濃度的乙醇(500、750、950 mL/L)中進(jìn)行梯度脫水，并在二甲苯中透明3次，每次4 min。最后樹(shù)脂封片，避光晾干，拍照，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。樹(shù)突及樹(shù)突棘分析：使用Image J軟件對(duì)原始圖片進(jìn)行預(yù)處理，用Neuron J勾勒出整個(gè)神經(jīng)元各級(jí)樹(shù)突全貌，Sholl Analysis自動(dòng)計(jì)算樹(shù)突的長(zhǎng)度和分支數(shù)；樹(shù)突棘密度同樣使用Image J軟件進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。

2 結(jié)果

2.1 異氟醚對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶的影響

本實(shí)驗(yàn)首先使用新物體識(shí)別評(píng)估了小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力(圖1)。與青年組相比，老年組對(duì)新物體的探索次數(shù)減少(P<0.05)，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶能力減弱。青年吸醚組與青年組相比，其對(duì)新物體的探索率顯著性降低(P<0.05)；老年吸醚組與老年組以及老年吸醚組與青年吸醚組相比，對(duì)新物體的探索率均顯著性下降(P<0.01)。異氟醚吸入后顯著降低了青年和老年小鼠對(duì)新物體的探索欲望，提示異氟醚對(duì)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力會(huì)造成損傷，并且與青年吸醚組相比較，對(duì)老年小鼠的損傷更明顯。

n=10, aP<0.05， bP<0.01。圖1 新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)評(píng)估小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力

2.2 異氟醚對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元樹(shù)突和樹(shù)突棘的影響

神經(jīng)元樹(shù)突上有許多分支和功能性突起結(jié)構(gòu)(樹(shù)突棘)，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸功能可塑性的一個(gè)重要方面，與大腦的學(xué)習(xí)記憶功能密切相關(guān)，因此我們利用高爾基染色觀(guān)察了神經(jīng)元樹(shù)突的形態(tài)變化(圖2)。與青年組相比，老年組的樹(shù)突長(zhǎng)度和樹(shù)突分支無(wú)顯著性差異，但樹(shù)突棘密度顯著性減少(P<0.01)，相反，青年吸醚組的樹(shù)突長(zhǎng)度變短(P<0.05)，分支數(shù)量減少(P<0.01)，但樹(shù)突棘密度無(wú)顯著性差異。與老年組相比，老年吸醚組的樹(shù)突長(zhǎng)度、分支和樹(shù)突棘數(shù)量均顯著性降低(P<0.05)。此外，與青年吸醚組相比，老年吸醚組的樹(shù)突長(zhǎng)度和樹(shù)突棘密度均減少(P<0.05，P<0.01)，但樹(shù)突分支無(wú)顯著性差異。該結(jié)果說(shuō)明異氟醚會(huì)改變樹(shù)突的形態(tài)變化，降低樹(shù)突棘密度，這一損傷在老年吸醚組中更為明顯。

A：樹(shù)突的代表性圖片；B：樹(shù)突棘的代表性圖片；C：樹(shù)突長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；D：樹(shù)突分支的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析； E：棘突密度統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 n=3,每組15個(gè)神經(jīng)元； aP<0.05， bP<0.01。圖2 高爾基染色觀(guān)察小鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元樹(shù)突及樹(shù)突棘的形態(tài)特征

2.3 異氟醚對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)線(xiàn)粒體精細(xì)超微結(jié)構(gòu)的影響

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步利用透射電鏡技術(shù)觀(guān)察了小鼠海馬CA1區(qū)線(xiàn)粒體的超微結(jié)構(gòu)，特別是線(xiàn)粒體形態(tài)完整性的變化。結(jié)果顯示，青年小鼠海馬線(xiàn)粒體看起來(lái)無(wú)異常，沒(méi)有腫脹或損傷的跡象，相比之下，老年組小鼠的線(xiàn)粒體嵴稍微向外擴(kuò)張，區(qū)域分布不均。分別與青年組和老年組相比，青年吸醚組和老年吸醚組小鼠的線(xiàn)粒體均出現(xiàn)不同程度的腫脹，局部空泡化，而且線(xiàn)粒體雙膜結(jié)構(gòu)模糊，不可辨，嵴斷裂、減少，并向外擴(kuò)張；此外，較青年吸醚組，老年吸醚組的線(xiàn)粒體數(shù)量極少，基質(zhì)染色過(guò)度蒼白，細(xì)胞較不規(guī)則，胞質(zhì)呈低電子密度，線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)消融(圖3)。

A：青年組；B：青年吸醚組；C：老年組；D：老年吸醚組。標(biāo)尺為1.0 μm，n=3，綠色箭頭指示為線(xiàn)粒體，×15 000。圖3 透射電鏡技術(shù)觀(guān)察小鼠異氟醚吸入后海馬CA1區(qū)線(xiàn)粒體形態(tài)學(xué)變化

2.4 異氟醚對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)線(xiàn)粒體形態(tài)學(xué)的影響

由圖3電鏡結(jié)果提示，異氟醚吸入后線(xiàn)粒體發(fā)生腫脹和區(qū)域分布不均，我們進(jìn)一步對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元胞體中的線(xiàn)粒體進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)學(xué)測(cè)量分析。結(jié)果顯示，與青年組相比，老年組小鼠的線(xiàn)粒體面積顯著性增大(P<0.05)，線(xiàn)粒體密度顯著性減少(P<0.01)，青年吸醚組的線(xiàn)粒體面積也增大(P<0.01)，但線(xiàn)粒體密度沒(méi)有顯著性差異。與老年組相比，老年吸醚組的線(xiàn)粒體面積增大，密度減少，均有顯著性變化(P<0.05)。與青年吸醚組比較，老年吸醚組的面積也顯著性增大(P<0.05)，密度減少(P<0.01，圖4)。結(jié)果說(shuō)明，異氟醚對(duì)青年和老年小鼠的線(xiàn)粒體形態(tài)均會(huì)造成不同程度的影響，且老年吸醚組線(xiàn)粒體的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)一步發(fā)生變化。這提示異氟醚可能作用于線(xiàn)粒體并與年齡相關(guān)。

2.5 異氟醚對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)突觸結(jié)構(gòu)的影響

突觸與記憶同樣息息相關(guān)，接著，我們又利用透射電鏡技術(shù)觀(guān)察了突觸的結(jié)構(gòu)(圖5)。結(jié)果顯示，青年組小鼠的突觸形態(tài)結(jié)構(gòu)較完整，突觸前膜蛋白和突觸后致密蛋白均勻，突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜結(jié)構(gòu)清晰、可辨。與青年組相比，老年組突觸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)消融，數(shù)量較少，基質(zhì)染色蒼白，胞質(zhì)電子密度較低；青年吸醚組與青年組相比，突觸結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)消融，結(jié)構(gòu)變得模糊、不可辨；老年吸醚組與老年組相比，突觸數(shù)量較少，突觸前膜中突觸小泡受損。另外，相比于青年吸醚組，老年吸醚組的突觸數(shù)量也減少，突觸小泡受損嚴(yán)重，基質(zhì)染色過(guò)度蒼白，胞質(zhì)呈低電子密度。

A：線(xiàn)粒體面積百分比(線(xiàn)粒體面積與總的細(xì)胞質(zhì)面積的比值)；B：線(xiàn)粒體密度統(tǒng)計(jì)學(xué)。n=3，每組15個(gè)神經(jīng)元； aP<0.05， bP<0.01。圖4 異氟醚吸入后小鼠海馬CA1區(qū)線(xiàn)粒體電鏡圖像形態(tài)學(xué)分析

A：青年組；B：青年吸醚組；C：老年組；D：老年吸醚組。標(biāo)尺為1.0 μm，n=3，黃色箭頭指示為突觸結(jié)構(gòu)，×15 000。圖5 透射電鏡觀(guān)察小鼠吸醚后突觸結(jié)構(gòu)變化

2.6 異氟醚對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)突觸形態(tài)學(xué)的影響

最后，我們對(duì)小鼠海馬CA1區(qū)的突觸超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)指標(biāo)的定量分析(圖6)，用突觸前致密區(qū)厚度反映突觸前膜蛋白的密度。結(jié)果顯示，與青年組相比，老年組小鼠的突觸數(shù)量顯著性減少(P<0.01)，突觸前膜和突觸后膜致密區(qū)厚度無(wú)顯著變化；吸入異氟醚之后，分別與青年組和老年組相比，青年吸醚組和老年吸醚組的突觸數(shù)量無(wú)差異變化，但老年吸醚組的突觸前膜和突觸后膜致密區(qū)厚度均顯著性降低(P<0.05，P<0.01)；而與青年吸醚組相比，老年吸醚組中小鼠海馬CA1區(qū)突觸數(shù)量和突觸后膜致密區(qū)厚度均顯著性減小(P<0.01)，但突觸前致密區(qū)厚度無(wú)變化。該結(jié)果表明，異氟醚對(duì)小鼠海馬CA1突觸也會(huì)產(chǎn)生一定的損傷，且對(duì)老年小鼠的損傷更嚴(yán)重。

A：突觸數(shù)量的統(tǒng)計(jì)圖(單位面積μm2的突觸個(gè)數(shù))；B:突觸前致密區(qū)厚度的統(tǒng)計(jì)圖(反映突觸前膜中蛋白密度)；C:突觸后致密區(qū)厚度的統(tǒng)計(jì)圖。n=3，每組15個(gè)神經(jīng)元； aP<0.05， bP<0.01。圖6 小鼠海馬CA1區(qū)突觸電鏡圖像形態(tài)學(xué)分析

3 討論

異氟醚可以快速達(dá)到臨床麻醉所需的遺忘、鎮(zhèn)痛、催眠等諸多效果，是臨床常用的吸入型麻醉劑[13]。但是越來(lái)越多的證據(jù)表明，異氟醚可能會(huì)引起大腦神經(jīng)毒性，其中POCD是使用異氟醚麻醉后產(chǎn)生的最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一[14-16]。臨床研究表明異氟醚誘發(fā)的POCD在老年患者中易出現(xiàn)，發(fā)病率高達(dá)25%～80%，遠(yuǎn)高于年輕患者[17]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，給18月齡的大鼠吸入12 mL/L異氟醚2 h，可以顯著降低大鼠的空間操作能力，且這種損傷一直持續(xù)8周之久[18]。此外，據(jù)報(bào)道用14～17 mL/L異氟醚治療2 h會(huì)降低大腦中的乙酰膽堿水平并導(dǎo)致大鼠的學(xué)習(xí)記憶障礙[19]。本研究給予不同年齡段的小鼠15 mL/L的異氟醚吸入2 h，結(jié)果顯示，與青年組及老年組相比，青年吸醚組和老年吸醚組對(duì)新物體的探索率均顯著性降低，且老年吸醚組的新物體探索率也顯著低于青年吸醚組。該結(jié)果表明異氟醚會(huì)減弱小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能，且對(duì)老年小鼠的作用更為明顯。

海馬與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)，是認(rèn)知功能重要的存儲(chǔ)部位，與年齡相關(guān)性認(rèn)知障礙有關(guān)[20]。突觸是神經(jīng)元之間進(jìn)行信息傳遞的關(guān)鍵部位，突觸可塑性是其發(fā)育及神經(jīng)通路重塑的先決條件，是學(xué)習(xí)記憶的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)顳葉癲癇大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力減弱，其海馬區(qū)突觸數(shù)量減少，突觸結(jié)構(gòu)模糊、不可辨，突觸小泡受損嚴(yán)重，突觸前膜膨大，突觸后膜增厚[21]。另有研究發(fā)現(xiàn)熱能限制可通過(guò)改善海馬突觸可塑性，緩解由D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力損傷[22]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)電鏡技術(shù)觀(guān)察了青年和老年小鼠海馬CA1區(qū)突觸結(jié)構(gòu)的差異及異氟醚暴露對(duì)其的影響，發(fā)現(xiàn)老年鼠較青年鼠的突觸數(shù)量少，突觸結(jié)構(gòu)模糊、不可辨，突觸前膜蛋白較稀疏，突觸后致密區(qū)較薄，突觸小泡受損嚴(yán)重，還發(fā)現(xiàn)吸醚組，尤其是老年吸醚組的這種損傷更嚴(yán)重。這一結(jié)果提示異氟醚會(huì)加劇突觸結(jié)構(gòu)損傷，而且這一作用與年齡有關(guān)。此外，樹(shù)突棘的形態(tài)變化在大腦學(xué)習(xí)和記憶過(guò)程中同樣重要[23]。研究發(fā)現(xiàn)Morris水迷宮定位航行訓(xùn)練后，小鼠的空間探索能力提高，海馬區(qū)樹(shù)突棘的密度也顯著增加[24]；還有研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食會(huì)降低大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能，并且會(huì)導(dǎo)致大鼠海馬樹(shù)突棘密度損傷[25]。本研究進(jìn)一步觀(guān)察了異氟醚吸入后對(duì)青年和老年小鼠的樹(shù)突棘影響，發(fā)現(xiàn)與青年小鼠比較，老年小鼠的樹(shù)突形態(tài)發(fā)生改變，樹(shù)突棘數(shù)量也減少；與青年或老年組相比，青年吸醚組和老年吸醚組存在明顯的樹(shù)突棘損傷，且老年吸醚組樹(shù)突棘損傷更嚴(yán)重。以上結(jié)果提示，異氟醚對(duì)青年和老年小鼠海馬的突觸和樹(shù)突形態(tài)均有一定的損傷作用，提示年齡老化是海馬突觸和樹(shù)突形態(tài)損傷并導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶功能減退的原因之一，異氟醚則通過(guò)加劇這一損傷導(dǎo)致POCD。但異氟醚導(dǎo)致不同年齡階段的小鼠突觸損傷以及樹(shù)突形態(tài)發(fā)生改變的具體機(jī)制還需后續(xù)進(jìn)一步的探究。

海馬線(xiàn)粒體在神經(jīng)元突觸中也發(fā)揮重要作用，突觸形成、發(fā)育及功能行使離不開(kāi)線(xiàn)粒體的能量支持[26-27]，研究表明異氟醚可通過(guò)引起海馬線(xiàn)粒體功能損傷，導(dǎo)致海馬神經(jīng)元突觸可塑性異常[28]。研究顯示，15 mL/L異氟醚麻醉老年小鼠2 h可引起海馬線(xiàn)粒體相關(guān)指標(biāo)發(fā)生變化，包括電子傳遞鏈復(fù)合物Ⅰ和Ⅲ酶活性降低、ROS水平表達(dá)增加、ATP水平和膜電位下降，最終導(dǎo)致線(xiàn)粒體能量代謝異常[29]。本研究比較了青年和老年兩個(gè)年齡段的小鼠在15 mL/L異氟醚中暴露2 h后線(xiàn)粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)與青年小鼠相比，老年小鼠線(xiàn)粒體表現(xiàn)出腫脹，面積增大，密度降低，數(shù)量減少，區(qū)域分布不均勻等損傷；異氟醚暴露后，與其對(duì)照相比，異氟醚破壞線(xiàn)粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)并造成線(xiàn)粒體面積增大，密度減少，且在老年吸醚組中更明顯。這一結(jié)果表明，線(xiàn)粒體是易受年齡影響的細(xì)胞器，因此，老年小鼠海馬線(xiàn)粒體形態(tài)和結(jié)構(gòu)受損；異氟醚吸入后，青年和老年小鼠的線(xiàn)粒體在形態(tài)上均出現(xiàn)了一定程度的破壞；此外，與青年吸醚組相比，老年吸醚組的線(xiàn)粒體形態(tài)破壞更為嚴(yán)重，說(shuō)明老年小鼠線(xiàn)粒體更容易受到異氟醚的影響，線(xiàn)粒體可能是異氟醚作用的靶細(xì)胞器之一，但異氟醚導(dǎo)致線(xiàn)粒體形態(tài)破壞的具體機(jī)制及其與年齡的相關(guān)性還需后續(xù)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究。

綜上所述，本研究觀(guān)察了異氟醚對(duì)不同年齡段小鼠認(rèn)知功能、海馬線(xiàn)粒體、突觸結(jié)構(gòu)及樹(shù)突形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)異氟醚會(huì)抑制小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能，導(dǎo)致線(xiàn)粒體和突觸結(jié)構(gòu)損傷并改變神經(jīng)元樹(shù)突形態(tài)，而這一現(xiàn)象在老年小鼠中表現(xiàn)更為明顯，這可能是臨床上使用麻醉劑導(dǎo)致POCD發(fā)生的形態(tài)學(xué)機(jī)制之一。然而異氟醚對(duì)老年小鼠的損傷具體是年齡本身的影響更大還是異氟醚造成的影響更大，本研究還尚得不出明確的結(jié)論，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)會(huì)設(shè)計(jì)多重因素比較不同濃度的異氟醚對(duì)不同年齡段小鼠的影響。