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为探究术后认知功能障碍（POCD）潜在生物学机制，研究人员以不同年龄雄性 C57BL/6 小鼠为对象开展研究。结果发现衰老和手术影响小鼠海马转录组，神经发生显著减少，还识别出关键 lncRNAs、miRNAs 及潜在治疗药物，为 POCD 防治提供新靶点。
在医疗领域，手术本是帮助患者恢复健康的重要手段，但术后认知功能障碍（Postoperative cognitive dysfunction，POCD）却成了不少患者，尤其是老年患者的 “心头之患”。POCD 表现为术后进行性认知障碍和记忆丧失，不仅会延长患者住院时间、降低生活质量，严重时甚至可能导致永久性痴呆。尽管目前有多种理论试图解释 POCD 的发病机制，如淀粉样蛋白积累、tau 蛋白过度磷酸化和神经炎症等，但 POCD 的分子机制仍不明确，这给其预防和治疗带来了极大挑战。因此，深入研究 POCD 的致病机制迫在眉睫。
中山大学孙逸仙纪念医院等机构的研究人员开展了一项研究，相关成果发表在《BMC Anesthesiology》杂志上。该研究为揭示 POCD 的发病机制和寻找潜在治疗靶点提供了重要线索。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，构建了不同年龄（2 个月和 17 个月）雄性 C57BL/6 小鼠的手术和对照模型。通过行为学实验，包括旷场实验（Open field test，OFT）、Y 迷宫实验（Y-maze test）和新物体识别实验（Novel object recognition，NOR）来评估小鼠的认知功能。同时，运用 RNA 测序、定量实时聚合酶链反应（Quantitative real-time polymerase chain reaction，RT-qPCR）、免疫荧光等技术，对小鼠海马组织中的 RNA 表达和神经发生情况进行检测和分析。还利用生物信息学工具构建竞争性内源性 RNA（Competing endogenous RNA，ceRNA）网络，并通过查询连接图谱（Connectivity Map，CMap）数据库预测潜在治疗药物。
研究结果如下：
- 麻醉手术诱导衰老小鼠记忆下降：通过 OFT、Y 迷宫和 NOR 实验发现，衰老显著影响小鼠的自发活动和焦虑症状，而手术仅使衰老小鼠在 Y 迷宫中的自发交替率和 NOR 实验中的识别指数显著降低，年轻小鼠则不受影响。这表明手术会导致衰老小鼠出现记忆衰退，而年轻小鼠对手术相关的记忆损伤具有抵抗力。
- 衰老导致 GO 和 KEGG 通路改变：RNA 测序结果显示，衰老使小鼠海马基因表达发生显著变化。在对照和手术条件下，衰老小鼠与年轻小鼠相比，均有大量差异表达基因。功能富集分析发现，衰老小鼠上调的基因与突触、树突、轴突、学习和记忆相关的通路有关；下调的基因在两种条件下均富集于 “神经发生”（GO:0022008）和 “神经发生的正调控”（GO:0050769）通路。这说明衰老会引起小鼠海马基因表达的广泛变化，且与神经发生相关通路密切相关。
- 年轻和衰老小鼠海马术后转录变化：手术导致年轻和衰老小鼠海马中的 lncRNA、miRNA 和 mRNA 表达均发生改变。年轻小鼠和衰老小鼠差异表达的 lncRNA 和 miRNA 数量相似，但年轻小鼠差异表达的 mRNA 数量比衰老小鼠少，且年轻小鼠中这些 RNA 差异表达的倍数变化更高。这表明手术对年轻和衰老小鼠海马转录组的影响存在差异，衰老小鼠可能存在更复杂的转录调控变化。
- 手术加剧衰老小鼠神经发生减少：GO 富集分析显示，术后年轻小鼠与神经发育相关的基因表达增加，而衰老小鼠与 NF-κB、凋亡细胞清除等相关的基因表达增加。同时，衰老小鼠术后神经发生相关基因的下调幅度更大。DCX 免疫荧光染色进一步证实，手术仅使衰老小鼠新生神经元数量显著减少。这表明手术会加剧衰老小鼠神经发生的减少，而年轻小鼠神经发生受手术影响较小。
- 衰老小鼠中神经发生相关 lncRNAs 的鉴定：通过构建 ceRNA 网络，研究人员发现了 4 种与神经发生通路相关的 lncRNAs，即 NONMMUT062908.2、NONMMUT069618.2、NONMMUT137220.1 和 NONMMUT029772.2，并通过 RT-qPCR 验证了它们的表达模式。此外，还发现术后衰老小鼠海马中 miR-6976-3p 和 miR-6985-5p 水平升高，而 Arpp19、Fbxl2 和 Nek7 等 mRNA 显著下调。这揭示了 lncRNA 在调节衰老小鼠术后神经发生中的潜在作用，以及 ceRNA 网络在 POCD 发病机制中的重要性。
- 潜在治疗药物的预测：将衰老手术组与衰老对照组的差异表达 mRNA 上传至 CMap 数据库，预测出 ziprasidone、thioridazine 和 oxcarbazepine 等可能是治疗 POCD 的潜在药物。这些药物具有较大的负得分，表明它们可能逆转与 POCD 相关的基因表达变化。这为 POCD 的治疗提供了新的潜在药物靶点，为后续研究指明了方向。
研究结论和讨论部分指出，本研究首次全面比较了不同年龄小鼠在对照和手术条件下海马基因表达模式，确定了与年龄相关的 POCD 易感性的特定分子特征，并揭示了可能调节术后神经发生的 ceRNA 网络。研究结果表明，衰老和手术导致的神经发生显著减少可能是衰老小鼠对 POCD 易感性增加的潜在原因。同时，研究还存在一些局限性，如未设立单独的麻醉组、测序时间点单一、仅使用雄性小鼠以及 lncRNA-miRNA-mRNA 轴的预测主要基于生物信息学分析等。尽管如此，该研究为 POCD 的研究提供了新的视角和潜在治疗靶点，有助于推动 POCD 防治的进一步研究。
