Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Rối Loạn Thần Kinh và Nhận Thức Sau Phẫu Thuật Do Isoflurane Gây Ra Liên Quan Đến Sự Tăng Biểu Hiện VEGF Ở Chuột Già
Tóm tắt
Rối loạn nhận thức sau phẫu thuật (POCD) là một biến chứng phổ biến ở người cao tuổi; tuy nhiên, nguyên nhân của nó vẫn chưa được làm rõ. Mặc dù yếu tố tăng trưởng nội mô mạch (VEGF) có liên quan đến rối loạn hàng rào máu-não (BBB) và bệnh lý thần kinh, vai trò của nó trong POCD vẫn chưa được biết đến. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra tác động của việc ức chế VEGF trong não đối với suy giảm nhận thức do isoflurane gây ra trong mô hình chuột già của POCD. Biểu hiện protein VEGF đã tăng lên trong hipocamp sau khi tiếp xúc với isoflurane, cho thấy rằng gây mê hít thở làm tăng cường biểu hiện protein VEGF trong hipocamp của chuột già. Điều trị trước bằng 2 mg/kg RB-222, một kháng thể trung hòa VEGF, có thể phần nào làm giảm quá trình phân hủy protein occludin trong các mao mạch não, từ đó duy trì tính toàn vẹn cấu trúc siêu vi và chức năng của hàng rào máu-não (BBB) trong hipocamp. Việc ức chế VEGF cũng đã làm giảm đáng kể các khiếm khuyết nhận thức do isoflurane gây ra trong nhiệm vụ mê cung nước Morris. Tổng hợp lại, những phát hiện của chúng tôi cho thấy, lần đầu tiên, rằng sự tăng biểu hiện của VEGF trong não sau khi tiếp xúc với isoflurane góp phần gây ra POCD ở chuột già. Do đó, các chiến lược điều trị liên quan đến VEGF cần phải xem xét vai trò của nó trong sinh bệnh học của POCD.
Từ khóa
#Rối loạn nhận thức sau phẫu thuật #VEGF #isoflurane #chuột già #hàng rào máu-nãoTài liệu tham khảo
Cao Y, Ni C, Li Z, Li L, Liu Y, Wang C et al (2015) Isoflurane anesthesia results in reversible ultrastructure and occludin tight junction protein expression changes in hippocampal blood-brain barrier in aged rats. Neurosci Lett 587:51–56. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2014.12.018
Cao Y, Li Z, Li H, Ni C, Li L, Yang N et al (2017) Hypoxia-inducible factor-1alpha is involved in isoflurane-induced blood-brain barrier disruption in aged rats model of POCD. Behav Brain Res 339:39–46. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2017.09.004
Chan SL, Sweet JG, Cipolla MJ (2013) Treatment for cerebral small vessel disease: effect of relaxin on the function and structure of cerebral parenchymal arterioles during hypertension. FASEB J 27(10):3917–3927. https://doi.org/10.1096/fj.13-230797
Chi OZ, Hunter C, Liu X, Weiss HR (2007) Effects of anti-VEGF antibody on blood-brain barrier disruption in focal cerebral ischemia. Exp Neurol 204(1):283–287. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2006.11.001
Cibelli M, Fidalgo AR, Terrando N, Ma D, Monaco C, Feldmann M et al (2010) Role of interleukin-1beta in postoperative cognitive dysfunction. Ann Neurol 68(3):360–368. https://doi.org/10.1002/ana.22082
Correale J, Villa A (2009) Cellular elements of the blood-brain barrier. Neurochem Res 34(12):2067–2077. https://doi.org/10.1007/s11064-009-0081-y
Del Bo R, Scarlato M, Ghezzi S, Martinelli Boneschi F, Fenoglio C, Galbiati S et al (2005) Vascular endothelial growth factor gene variability is associated with increased risk for AD. Ann Neurol 57(3):373–380. https://doi.org/10.1002/ana.20390
Domingues C, da Cruz ESOAB, Henriques AG (2017) Impact of cytokines and chemokines on Alzheimer’s disease neuropathological hallmarks. Curr Alzheimer Res 14(8):870–882. https://doi.org/10.2174/1567205014666170317113606
Dong Y, Wu X, Xu Z, Zhang Y, Xie Z (2012) Anesthetic isoflurane increases phosphorylated tau levels mediated by caspase activation and Abeta generation. PLoS One 7(6):e39386. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0039386
Faraco G, Sugiyama Y, Lane D, Garcia-Bonilla L, Chang H, Santisteban MM et al (2016) Perivascular macrophages mediate the neurovascular and cognitive dysfunction associated with hypertension. J Clin Invest 126(12):4674–4689. https://doi.org/10.1172/JCI86950
Gilfillan AM, Beaven MA (2011) Regulation of mast cell responses in health and disease. Crit Rev Immunol 31(6):475–529
Gruber BL, Marchese MJ, Kew R (1995) Angiogenic factors stimulate mast-cell migration. Blood 86(7):2488–2493
Hawkins BT, Sykes DB, Miller DS (2010) Rapid, reversible modulation of blood-brain barrier P-glycoprotein transport activity by vascular endothelial growth factor. J Neurosci 30(4):1417–1425. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5103-09.2010
Hoshide S, Ishikawa J, Eguchi K, Oowada T, Shimada K, Kario K (2008) Cognitive dysfunction and physical disability are associated with mortality in extremely elderly patients. Hypertens Res 31(7):1331–1338. https://doi.org/10.1291/hypres.31.1331
Ijichi A, Sakuma S, Tofilon PJ (1995) Hypoxia-induced vascular endothelial growth factor expression in normal rat astrocyte cultures. Glia 14(2):87–93. https://doi.org/10.1002/glia.440140203
Jevtovic-Todorovic V, Hartman RE, Izumi Y, Benshoff ND, Dikranian K, Zorumski CF et al (2003) Early exposure to common anesthetic agents causes widespread neurodegeneration in the developing rat brain and persistent learning deficits. J Neurosci 23(3):876–882
Jiang S, Xia R, Jiang Y, Wang L, Gao F (2014) Vascular endothelial growth factors enhance the permeability of the mouse blood-brain barrier. PLoS One 9(2):e86407. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0086407
Kim JH, Ko PW, Lee HW, Jeong JY, Lee MG, Kim JH et al (2017) Astrocyte-derived lipocalin-2 mediates hippocampal damage and cognitive deficits in experimental models of vascular dementia. Glia 65(9):1471–1490. https://doi.org/10.1002/glia.23174
Kimura R, Nakase H, Tamaki R, Sakaki T (2005) Vascular endothelial growth factor antagonist reduces brain edema formation and venous infarction. Stroke 36(6):1259–1263. https://doi.org/10.1161/01.STR.0000165925.20413.14
Li ZQ, Rong XY, Liu YJ, Ni C, Tian XS, Mo N et al (2013) Activation of the canonical nuclear factor-kappaB pathway is involved in isoflurane-induced hippocampal interleukin-1beta elevation and the resultant cognitive deficits in aged rats. Biochem Biophys Res Commun 438(4):628–634. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2013.08.003
Li Z, Cao Y, Li L, Liang Y, Tian X, Mo N et al (2014) Prophylactic angiotensin type 1 receptor antagonism confers neuroprotection in an aged rat model of postoperative cognitive dysfunction. Biochem Biophys Res Commun 449(1):74–80. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.04.153
Li ZQ, Li LX, Mo N, Cao YY, Kuerban B, Liang YX et al (2015) Duration-dependent regulation of autophagy by isoflurane exposure in aged rats. Neurosci Bull 31(4):505–513. https://doi.org/10.1007/s12264-015-1549-1
Liu ZG, Xia ZY, Chen XD, Luo T (2010) Isoflurane induces expression of vascular endothelial growth factor through activating protein kinase C in myocardial cells. Chin J Traumatol 13(5):284–288
Lopez-Ramirez MA, Wu D, Pryce G, Simpson JE, Reijerkerk A, King-Robson J et al (2014) MicroRNA-155 negatively affects blood-brain barrier function during neuroinflammation. FASEB J 28(6):2551–2565. https://doi.org/10.1096/fj.13-248880
Miners JS, Palmer JC, Love S (2016) Pathophysiology of Hypoperfusion of the Precuneus in early Alzheimer’s disease. Brain Pathol 26(4):533–541. https://doi.org/10.1111/bpa.12331
Monk TG, Weldon BC, Garvan CW, Dede DE, van der Aa MT, Heilman KM, Gravenstein JS (2008) Predictors of cognitive dysfunction after major noncardiac surgery. Anesthesiology 108(1):18–30. https://doi.org/10.1097/01.anes.0000296071.19434.1e
Muche A, Arendt T, Schliebs R (2017) Oxidative stress affects processing of amyloid precursor protein in vascular endothelial cells. PLoS One 12(6):e0178127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0178127
Namiki A, Brogi E, Kearney M, Kim EA, Wu T, Couffinhal T et al (1995) Hypoxia induces vascular endothelial growth factor in cultured human endothelial cells. J Biol Chem 270(52):31189–31195
Ni C, Tan G, Luo A, Qian M, Tang Y, Zhou Y et al (2013) Melatonin premedication attenuates isoflurane anesthesia-induced beta-amyloid generation and cholinergic dysfunction in the hippocampus of aged rats. Int J Neurosci 123(4):213–220. https://doi.org/10.3109/00207454.2012.742895
Ogunshola OO, Antic A, Donoghue MJ, Fan SY, Kim H, Stewart WB et al (2002) Paracrine and autocrine functions of neuronal vascular endothelial growth factor (VEGF) in the central nervous system. J Biol Chem 277(13):11410–11415. https://doi.org/10.1074/jbc.M111085200
Rosenstein JM, Krum JM, Ruhrberg C (2010) VEGF in the nervous system. Organogenesis 6(2):107–114
Su EJ, Fredriksson L, Geyer M, Folestad E, Cale J, Andrae J et al (2008) Activation of PDGF-CC by tissue plasminogen activator impairs blood-brain barrier integrity during ischemic stroke. Nat Med 14(7):731–737. https://doi.org/10.1038/nm1787
Takahashi T, Fujimura M, Koyama M, Kanazawa M, Usuki F, Nishizawa M, Shimohata T (2017) Methylmercury causes blood-brain barrier damage in rats via upregulation of vascular endothelial growth factor expression. PLoS One 12(1):e0170623. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0170623
Tanino M, Kobayashi M, Sasaki T, Takata K, Takeda Y, Mizobuchi S et al (2016) Isoflurane induces transient impairment of retention of spatial working memory in rats. Acta Med Okayama 70(6):455–460. https://doi.org/10.18926/AMO/54808
Wan Y, Xu J, Meng F, Bao Y, Ge Y, Lobo N et al (2010) Cognitive decline following major surgery is associated with gliosis, beta-amyloid accumulation, and tau phosphorylation in old mice. Crit Care Med 38(11):2190–2198. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e3181f17bcb
Wu Z, Hofman FM, Zlokovic BV (2003) A simple method for isolation and characterization of mouse brain microvascular endothelial cells. J Neurosci Methods 130(1):53–63
Wu, X., Lu, Y., Dong, Y., Zhang, G., Zhang, Y., Xu, Z., . . . Xie, Z. (2012). The inhalation anesthetic isoflurane increases levels of proinflammatory TNF-alpha, IL-6, and IL-1beta. Neurobiol Aging, 33(7), 1364–1378. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2010.11.002
Zhao L, Zhang MM, Ng KY (1998) Effects of vascular permeability factor on the permeability of cultured endothelial cells from brain capillaries. J Cardiovasc Pharmacol 32(1):1–4