雷米马唑仑对术后认知功能障碍的影响：海马区HIF-1α与神经细胞凋亡

《Behavioural Brain Research》：Effects of Remimazolam on Postoperative Cognitive Dysfunction: Hippocampal HIF-1α and Neural Cell Apoptosis

　　

金菲菲|韩波|张一颖|张舒|李国利

河北北方大学，张家口075000，中国

摘要

尽管其确切机制尚不清楚，但雷米马唑仑（Remimazolam）能够改善术后认知功能障碍（POCD）。海马区缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）和神经细胞凋亡被认为与POCD的发病机制有关。本研究旨在探讨雷米马唑仑是否通过作用于这一特定途径来改善认知障碍。实验中，对老年雄性C57BL/6J小鼠进行左肝叶切除术以建立POCD模型。手术前30分钟通过腹腔注射20毫克/千克的雷米马唑仑。为了评估HIF-1α的因果作用，单独或联合使用2毫克/千克的选择性HIF-1α抑制剂5-[1-(苯甲基)-1H-吲唑-3-基]-2-呋喃甲醇（YC-1）进行腹腔注射。使用开放场地测试（OFT）和Morris水迷宫评估认知功能。通过苏木精和伊红染色分析海马组织的结构变化。分别利用实时PCR和Western blot检测HIF-1α的mRNA和蛋白质表达水平。通过双荧光染色检测神经细胞凋亡及其与HIF-1α的共定位。结果表明，雷米马唑仑显著改善了手术引起的认知缺陷并减轻了海马神经元损伤。在分子水平上，雷米马唑仑下调了海马区HIF-1α的表达，并显著减少了神经细胞凋亡，HIF-1α/TUNEL双阳性细胞数量显著下降。值得注意的是，单独使用YC-1也产生了与雷米马唑仑相似的保护作用，而两者联合使用并未产生叠加效应。总体而言，这些结果表明雷米马唑仑通过下调海马区HIF-1α和抑制神经细胞凋亡来改善POCD。

引言

术后认知功能障碍（POCD）是一种常见的中枢神经系统并发症，与麻醉和手术相关，其特征包括意识混乱、焦虑、人格改变和记忆障碍[1]。POCD的发病率在10%到54%之间，近年来呈上升趋势[2]。认知障碍和神经系统疾病不仅严重损害患者的生活质量和健康[3]，[4]，还增加了术后并发症和死亡的风险[5]。

多种常用的麻醉剂，如咪达唑仑（midazolam）、地西泮（diazepam）、七氟醚（sevoflurane）和氯胺酮（ketamine），在临床和临床前研究中已被证实可能通过多种机制诱发或加重POCD。这些机制包括引发神经炎症、诱导氧化应激、损害突触功能以及破坏神经递质系统[6]，[7]，[8]。因此，迫切需要能够提供可靠镇静效果同时有效规避这些神经毒性机制的麻醉剂[9]，[10]。雷米马唑仑是一种新型超短效苯二氮卓类药物，由于其快速代谢和良好的血流动力学稳定性而成为有前景的临床选择[11]。其潜在的神经保护作用受到了越来越多的关注[12]。研究表明，雷米马唑仑通过多种机制改善POCD，包括抑制HMGB1-TLR4-NF-κB信号通路[13]和促进小胶质细胞M2极化[14]。

缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）信号通路也被认为是POCD的另一个关键介质。HIF-1α是一种转录因子，可被多种应激信号激活，包括缺氧、神经炎症和氧化应激，从而诱导下游靶基因的表达，促进神经炎症和神经元损伤，最终导致术后认知功能障碍[15]。在异氟醚麻醉的老年大鼠模型中，已证实POCD与海马区HIF-1α激活有关[16]。临床研究进一步表明，血清HIF-1α水平升高与老年手术患者的术后认知下降相关[17]。徐等人证明，下调海马区HIF-1α表达和抑制神经细胞凋亡可以改善POCD大鼠的认知功能（Xu等人，2020年）。然而，雷米马唑仑是否通过调节海马区HIF-1α表达来改善POCD仍不清楚。为了建立HIF-1α与雷米马唑仑保护作用之间的因果关系，我们使用了选择性HIF-1α抑制剂YC-1。通过YC-1对HIF-1α进行药理学阻断，以确定单独抑制HIF-1α是否足以再现雷米马唑仑的神经保护作用。本研究旨在探讨雷米马唑仑是否通过下调海马区HIF-1α表达和抑制神经细胞凋亡来改善认知功能。我们的研究结果揭示了雷米马唑仑的作用机制，为临床用药和治疗干预提供了参考。

章节摘录

动物

实验所用雄性C57BL/6J小鼠（18个月大，体重40–45克）来自SPF生物技术有限公司（北京，中国）。在标准屏障设施中至少适应7天后开始所有实验。小鼠生活在12小时光照/黑暗周期（早上8点开灯）的环境中，温度为23±2°C，相对湿度为45%–55%，并可自由摄取食物和水。所有实验程序均获得了河北北方大学动物利用委员会的批准。

雷米马唑仑改善POCD小鼠的行为功能

为了研究左肝叶切除术对小鼠认知功能的影响以及雷米马唑仑的干预效果，我们使用OFT和MWM评估了空间记忆和运动活动。OFT和MWM的轨迹图见图2A。OFT用于评估小鼠的自发探索行为和运动活动。OFT结果显示，单因素方差分析（One-way ANOVA）显示总行驶距离无统计学显著差异（F=0.96，p=0.436；图2）

讨论

我们的研究验证了先前的发现，即左肝叶切除术会导致小鼠海马区HIF-1α表达增加，从而引发与学习和记忆相关的认知功能障碍。然而，雷米马唑仑干预有效缓解了手术引起的认知障碍，这一点通过OFT和MWM的结果得到了证实。这种认知改善伴随着海马区神经元丢失和形态损伤的减轻。

资助

本研究未获得公共部门、商业部门或非营利部门的任何特定资助。

CRediT作者贡献声明

韩波：研究、数据分析、数据管理。金菲菲：撰写初稿、研究、数据分析、概念构思。张舒：资源准备、方法学设计。张一颖：数据分析。李国利：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金筹集。

致谢

不适用。

披露

作者声明在本研究中不存在任何财务或其他利益冲突。