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术后谵妄(Postoperative delirium)是老年手术患者常见并发症且机制不明。为探究其与类淋巴系统(glymphatic system)关系,研究人员以成年和老年小鼠为对象开展研究。结果发现手术会加剧老年小鼠类淋巴功能损伤,或与术后谵妄及痴呆风险增加有关,为相关研究提供新方向。
在人口老龄化加剧的当下,外科手术在老年人群中的应用愈发普遍。然而,术后谵妄这一并发症却像隐藏在暗处的 “杀手”,悄然威胁着老年患者的健康。术后谵妄表现为意识、注意力和认知功能的急性受损,不仅会导致患者发病率和死亡率上升,还会大幅增加其患痴呆的风险。尽管人们知道高龄是术后谵妄的重要风险因素,但背后的发病机制却一直迷雾重重。
与此同时,科学家们在大脑研究领域有了新的发现 —— 类淋巴系统。它就像大脑中的 “清洁工”,是一个由血管周围通路构成的宏观大脑废物清除网络。在这个网络中,脑脊液(CSF)和间质液(ISF)相互交换,能够有效清除间质废物,如淀粉样 β 蛋白(Aβ)和磷酸化 tau 蛋白 。而且,临床研究发现术后认知变化与 CSF 中 Aβ 和 tau 的水平改变有关,动物研究也表明 tau 蛋白过度磷酸化会导致小鼠出现类似谵妄的行为。可随着年龄增长以及在一些神经退行性疾病中,类淋巴系统的功能会逐渐衰退。那么,手术这个外界干预因素,会不会影响类淋巴系统的功能,进而引发术后谵妄呢?这一疑问成为了众多科研人员关注的焦点。
为了揭开这个谜题,来自哥伦比亚大学欧文医学中心(Columbia University Irving Medical Center)的 Kai Chen、Xingyu Du、Melissa A. Chao,以及来自哈佛医学院附属麻省总医院(Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School)的 Zhongcong Xie、Guang Yang 等研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Molecular Brain》杂志上,为我们理解术后谵妄的发病机制带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验中,选用成年(6 个月大)和老年(18 个月大)小鼠,让它们在异氟烷麻醉下接受腹部手术( laparotomy )。术后 24 小时,运用体内双光子显微镜(in vivo two-photon microscopy),通过薄颅骨颅窗评估类淋巴系统的活性(即 CSF 流动情况) ;同时利用 T 迷宫测试评估小鼠的认知表现。实验中,向小鼠脑池内注射荧光 CSF 示踪剂(FITC - dextran,3kDa),并通过眼眶后注射 Texas Red 来观察皮质血管。
下面来看具体的研究结果:
成年小鼠与老年小鼠类淋巴系统对手术的不同反应:在成年小鼠中,CSF 示踪剂在注射后 10 分钟内就沿着动脉周围间隙进入了皮质实质,而且假手术组(仅麻醉)和手术组之间没有显著差异。这表明手术对年轻成年小鼠的类淋巴系统影响较小。但老年小鼠的情况却大不相同,示踪剂流入明显延迟,大约在注射后 50 分钟才检测到。更值得注意的是,接受手术的老年小鼠与假手术对照组相比,示踪剂进入实质的量显著减少。这说明手术会严重损害老年小鼠的类淋巴系统功能。
类淋巴系统功能与认知功能的关联:研究人员还发现,在 T 迷宫测试中,接受手术的老年小鼠表现比假手术对照组更差。而且,注射后 60 分钟动脉周围间隙的示踪剂强度与老年小鼠在 T 迷宫测试中的表现呈显著正相关。这意味着类淋巴系统功能障碍与老年小鼠的认知缺陷之间存在紧密联系。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:手术会破坏老年小鼠的类淋巴系统功能,而对年轻成年小鼠影响较小。术后类淋巴系统功能受损可能会延迟 Aβ 和磷酸化 tau 等神经毒性蛋白的清除,这很可能是导致术后谵妄以及增加痴呆风险的重要原因。
不过,该研究也留下了一些有待进一步探索的问题。比如,手术导致类淋巴系统功能障碍的具体机制还不清楚。类淋巴系统功能依赖于水通道蛋白 - 4(aquaporin - 4)水通道,而且血管周围巨噬细胞也参与调节 CSF 流动动力学。未来的研究可以探索手术是否通过改变血浆细胞因子,进而影响血管周围巨噬细胞和星形胶质细胞,最终影响类淋巴系统功能。另外,本次研究只观察了术后 24 小时的情况,这些变化是暂时的还是会长期持续,也需要通过纵向研究来进一步明确。
总的来说,这项研究首次揭示了手术对老年小鼠类淋巴系统功能的影响,为理解术后谵妄的发病机制提供了新的视角。它就像一把钥匙,为后续深入研究打开了大门,有望推动相关预防和治疗措施的开发,从而更好地守护老年手术患者的健康。