基质金属蛋白酶9介导小胶质细胞极化在老年大鼠围术期神经认知障碍中的关键作用及机制研究

这篇研究揭示了基质金属蛋白酶9（MMP9）通过调控小胶质细胞极化（M1/M2表型转换）加剧老年大鼠术后神经炎症，导致认知功能障碍的机制。通过抑制MMP9活性（使用SB-3CT抑制剂），可显著减少促炎因子IL-1β分泌，逆转M1型小胶质细胞主导的神经炎症，改善空间记忆能力（Morris水迷宫测试）和新物体识别能力。该研究为围术期神经认知障碍（PND）的靶向治疗提供了新思路。

　　

引言

围术期神经认知障碍（PND）是老年患者术后常见并发症，其发生与神经炎症密切相关。基质金属蛋白酶9（MMP9）作为Zn²⁺依赖性蛋白酶，既能破坏血脑屏障（BBB），又能调控中枢神经系统（CNS）炎症反应。本研究聚焦MMP9通过介导小胶质细胞极化影响PND的机制，为临床干预提供理论依据。

材料与方法

采用20月龄SD大鼠建立胫骨骨折内固定手术模型，分为假手术组（C）、手术组（O）、假手术+抑制剂组（N）和手术+抑制剂组（I）。术后2小时和4小时腹腔注射MMP9抑制剂SB-3CT（25 mg/kg）。通过Morris水迷宫（MWM）和新物体识别（NORT）测试评估认知功能；Western blot检测海马区MMP9、IL-1β、IL-10及小胶质细胞标志物（IBA1、CD86、ARG-1）；免疫荧光和流式细胞术分析小胶质细胞表型转换（iNOS⁺ M1型与CD206⁺ M2型）。

结果

行为学表现：手术组（O）术后7天和14天逃避潜伏期延长，平台穿越次数减少（p<0.01），而抑制剂组（I）上述指标显著改善（p<0.05）。NORT显示手术组新物体识别指数下降，抑制剂组恢复至基线水平。

神经炎症调控：术后7天，手术组海马MMP9表达量较假手术组升高2.3倍（p<0.01），伴随IL-1β水平上升和IL-10代偿性增加。抑制剂组MMP9及炎症因子水平均显著降低（p<0.05）。

小胶质细胞极化：免疫荧光显示手术组iNOS⁺/IBA1⁺ M1型小胶质细胞占比达42.7%（假手术组12.1%，p<0.001），流式细胞术证实CD86⁺细胞比例增加3.1倍。抑制剂组M1型细胞比例下降至18.6%（p<0.01），且CD206⁺ M2型细胞未出现代偿性升高。

讨论

MMP9通过三重机制加剧PND：

1. 1.

   炎症级联反应：激活pro-IL-1β并促进M1极化，形成正反馈循环；

2. 2.

   代谢重编程：破坏星形胶质细胞水通道蛋白4（AQP4）极性，影响胆固醇稳态；

3. 3.

   血脑屏障破坏：增加外周炎症细胞浸润，通过TLR4/NF-κB通路激活小胶质细胞。

值得注意的是，神经炎症在术后14天自发缓解，但认知损害持续存在，提示急性炎症可能触发长期神经退行性变。

局限性与展望

研究未涵盖前额叶皮层等多脑区协同机制，且小胶质细胞表型需通过单细胞测序进一步解析。未来可探索MMP9特异性基因敲除模型及酶活性动态监测。

结论

靶向抑制MMP9能有效调控小胶质细胞极化平衡，为老年患者PND防治提供潜在新策略。