脓毒症相关脑病研究新突破：LPS 诱导炎症对大脑活动的区域及警觉状态特异性影响

脓毒症相关脑病（SAE）危害大且早期诊断困难。研究人员以 5mg/kg 脂多糖（LPS）为模型，探究其对海马和皮质睡眠 - 觉醒状态等的影响。发现 LPS 致警觉状态碎片化，影响神经元活动。这为 SAE 早期诊断和干预提供新思路。

　　脓毒症，这个看似陌生却又在医院中频繁出现的病症，正悄然威胁着无数患者的生命。它是严重疾病引发的一种危及生命的并发症，是身体对感染产生的失调性全身反应，在医院死亡病例中占比高达 35%。更可怕的是，高达 70% 的脓毒症患者在疾病早期会遭受脓毒症相关脑病（Sepsis - associated encephalopathy，SAE）的折磨，即使有幸存活，20 - 25% 的人也会面临诸如睡眠障碍、认知和执行功能受损、精神疾病等一系列神经症状的困扰，也就是所谓的脓毒症后综合征。
在这些神经症状中，睡眠问题尤为突出。患者常常被频繁的觉醒打断睡眠，睡眠变得支离破碎，不仅影响了睡眠的恢复功能，还干扰了免疫系统，进一步增加了患 SAE 的风险。而且，睡眠 - 觉醒模式的紊乱与患者的认知功能、精神稳定性和疲劳程度密切相关，严重影响了患者的生活质量和康复进程。
从脑电图（EEG）的检测结果来看，SAE 患者存在着诸如 EEG 减慢、病理性 θ 波和三相波等异常情况，并且这些异常与患者的死亡率和残疾程度直接相关。然而，由于重症监护病房（ICU）中的医疗治疗和其他复杂情况的干扰，这些 EEG 症状的解读变得困难重重。同时，不同研究中 EEG 的变化差异很大，这可能是因为脓毒症的诱导方法、记录时间点、警觉状态以及大脑区域的不同，反映出不同的损伤机制和潜在的干预靶点。
为了深入了解脓毒症相关脑病背后的神经生理机制，国外研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以高剂量脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）诱导的全身炎症为模型，聚焦于自由活动动物大脑皮层和海马体在睡眠 - 觉醒结构改变背景下的神经活动变化，旨在揭示 LPS 对大脑活动的区域特异性和警觉状态特异性影响。该研究成果发表在《Brain, Behavior, and Immunity》杂志上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。他们选取了 13 只 4 月龄的雄性 Long - Evans 大鼠，在其大脑的海马体和皮质部位植入电极，用于记录局部场电位（Local Field Potential，LFP），同时记录颈部肌电图（Electromyogram，EMG），以此来监测大鼠的睡眠 - 觉醒状态。实验分两天进行，第一天给大鼠腹腔注射生理盐水作为基线（Baseline，BL），第二天则注射 5mg/kg 的 LPS，在注射前 1 小时和注射后 6 小时持续记录相关数据。
下面我们来详细了解一下研究结果。在行为症状方面，注射 LPS 后，大鼠的行为发生了明显变化。在实验所处的光照阶段，无论是基线日还是 LPS 注射日，大鼠在笼中的活动量都相对较低。但注射 LPS 后，大鼠大多保持不动，呈现俯卧、平卧的姿势，几乎没有头部扫描动作，眼睛半闭或全闭，到记录期末还出现了竖毛现象。而在基线日，大鼠要么处于正常的蜷缩睡眠姿势，要么安静地端坐，偶尔会主动探索笼子。
在 LPS 对振荡和非振荡 LFP 活动的影响上，注射 LPS 后，LFP 功率谱发生了广泛的区域和状态特异性变化。起初，皮质功率在约 40Hz 以上出现宽带增加，随后，皮质和海马体的频谱功率整体下降，并在 LPS 注射后约 90 分钟趋于稳定，而注射生理盐水后功率谱基本保持稳定。对典型频谱带的分析证实，在清醒和非快速眼动睡眠（Non - Rapid Eye Movement sleep，NREM sleep）状态下，皮质和海马体的功率均出现整体下降。
在睡眠 - 觉醒状态的改变上，LPS 诱导了快速发作的严重时间和空间警觉状态碎片化，这一变化比其他频谱变化提前了约 90 分钟。在清醒状态下，LPS 导致了特定的不稳定，并增加了 δ 振荡活动，但在 NREM 睡眠状态下并非如此，不过 NREM 睡眠的 δ 功率降低是由非周期性频谱变化引起的。此外，LPS 特异性地降低了清醒状态下海马体较高频率的 γ 振荡（60 - 80Hz 峰值），但对皮质高 γ 或较低频率的 γ 振荡没有影响。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：睡眠 - 觉醒模式的破坏可作为脓毒症和相关脑病的早期指标，独立于频谱变化。这意味着在临床诊断中，医生可以通过观察患者睡眠 - 觉醒模式的变化，更早地发现脓毒症相关脑病的迹象，为及时干预争取宝贵时间。而且，在脓毒症早期，针对稳定警觉状态的治疗可能是预防进一步病理性神经生理学发展、限制炎症相关脑损伤的新选择。这一研究成果为脓毒症相关脑病的早期诊断和治疗开辟了新的方向，有望改善脓毒症患者的预后，减轻他们的痛苦，具有重要的临床意义和应用价值。