环丙酚较丙泊酚更广泛抑制脓毒症相关脑病选定炎症标志物的比较研究

《Molecular and Cellular Biochemistry》：Ciprofol more broadly suppresses selected inflammatory markers than propofol in LPS-induced sepsis-associated encephalopathy

　　

旨在研究并比较环丙酚（ciprofol）与丙泊酚（propofol）在脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的脓毒症相关脑病（sepsis-associated encephalopathy, SAE）中的抗炎及神经保护作用。研究人员采用LPS诱导的SAE C57BL/6 N小鼠模型，分别给予丙泊酚（propofol, LP）或环丙酚（ciprofol, LC）干预，通过Morris水迷宫（Morris water maze, MWM）和新型物体识别（novel object recognition, NOR）测试评估认知功能，通过组织学、免疫组织化学（immunohistochemistry, IHC）、免疫荧光（immunofluorescence, IF）及逆转录定量聚合酶链反应（reverse transcription quantitative PCR, RT-qPCR）评估海马神经炎症与小胶质细胞活化，并通过酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测全身与细胞炎症反应。体外研究中，BV2小胶质细胞经LPS、LP或LC处理后，在共培养体系中评估其对神经元活力的影响，采用蛋白质免疫印迹（Western Blot）及RT-qPCR探究潜在机制。研究结果显示，在体内，环丙酚与丙泊酚均可产生相当的认知功能改善，且代表性H&E和Nissl染色切片呈现相似的组织学形态。在测试剂量下，环丙酚对选定炎症标志物的抑制范围更广。全身层面，环丙酚显著降低全部三种检测细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6），而丙泊酚仅显著降低TNF-α。在海马体，环丙酚对Il-1β转录及齿状回（dentate gyrus, DG）Iba-1阳性细胞的降低作用更为显著。在体外，环丙酚对BV2细胞中选定促炎介质同样表现出更显著的降低作用。机制层面，环丙酚与Nlrp3 mRNA的更显著抑制相关，而相应的两种药物间蛋白水平差异无统计学意义。研究结论表明，在小鼠LPS诱导的SAE中，环丙酚与丙泊酚产生相当的认知功能改善及相似的组织学观察结果，而在测试剂量或浓度下，环丙酚更广泛地抑制选定的全身与海马炎症标志物，并与BV2细胞中Nlrp3转录的更显著抑制相关。这些临床前发现需在临床相关的脓毒症模型及人体研究中得到证实，方可为脓毒症患者的麻醉药物选择提供参考。

脓毒症（sepsis）是宿主对感染反应失调所致的危及生命的器官功能障碍，长期构成全球重大健康负担，亦是重症监护病房（intensive care unit, ICU）内死亡的首要原因之一。作为脓毒症的严重并发症，脓毒症相关脑病（sepsis-associated encephalopathy, SAE）以急性脑功能障碍为主要表现，涵盖谵妄、定向力障碍及惊厥等，并与患者长期认知损害、出院后机构化率升高及死亡率显著上升密切相关。现有研究证据表明，神经炎症在SAE发病机制中居于核心地位。系统性炎症可破坏血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）完整性，促使外周细胞因子及免疫细胞浸润中枢神经系统（central nervous system, CNS），进而激活脑内固有免疫细胞——小胶质细胞（microglia）。在脓毒症病理环境下，小胶质细胞可过度活化并极化为促炎M1表型，释放肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）、白细胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）等细胞毒性介质；而调控其向抗炎组织修复型M2表型转化则被视为潜在治疗方向。丙泊酚（propofol）作为ICU常用静脉麻醉药，已被证实具有抗炎和神经保护作用，部分通过抑制小胶质细胞活化实现，但其在脓毒症患者中的应用常受限于剂量依赖性低血压和呼吸抑制。环丙酚（ciprofol）作为丙泊酚的化学结构修饰类似物，临床研究表明其在提供有效镇静的同时，注射疼痛更少且血流动力学稳定性更佳。然而，环丙酚是否保留丙泊酚的抗神经炎症效应，以及两者在抗炎效能上的差异能否转化为功能学层面的额外神经保护，目前仍不明确。为此，研究人员假设环丙酚可通过抑制小胶质细胞相关神经炎症反应减轻LPS诱导的脑损伤，其神经保护疗效或与丙泊酚相当，但抗炎效能存在差异。

在开展研究过程中，研究人员采用了以下关键技术方法：通过连续3天腹腔注射脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）建立SAE小鼠模型，选用C57BL/6 N小鼠并随机分为对照组、LPS组、LPS联合丙泊酚组（LP，40 mg/kg）及LPS联合环丙酚组（LC，10 mg/kg）。认知功能评估采用Morris水迷宫（Morris water maze, MWM）和新型物体识别（novel object recognition, NOR）测试；神经炎症及胶质细胞活化通过H&E和Nissl染色、免疫组织化学（immunohistochemistry, IHC）、免疫荧光（immunofluorescence, IF）及逆转录定量聚合酶链反应（reverse transcription quantitative PCR, RT-qPCR）进行检测；全身及细胞炎症因子水平通过酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）测定。体外实验采用BV2小胶质细胞系，经环丙酚或丙泊酚预处理后以LPS刺激，并与SH-SY5Y及HT-22神经元共培养评估细胞活力；潜在机制通过蛋白质免疫印迹（Western Blot）和RT-qPCR探究NF-κB及NLRP3炎症小体（NLRP3 inflammasome）通路。

研究结果显示：在认知功能与组织学层面，MWM和NOR测试表明LPS暴露导致小鼠空间学习记忆、工作记忆及识别能力显著受损，而环丙酚与丙泊酚处理均显著改善上述认知缺陷，且两药物间差异无统计学意义（P > 0.05）。H&E和Nissl染色观察显示LPS引起海马CA1、CA3及齿状回（dentate gyrus, DG）亚区形态学改变，两种药物处理组均呈现较轻的病理损伤，组织学模式相似。

在全身及海马炎症抑制方面，血清学检测显示环丙酚可显著降低LPS诱导的TNF-α、IL-1β和IL-6三种细胞因子水平升高，而丙泊酚仅显著降低TNF-α。在海马体局部，RT-qPCR显示两种药物均抑制Tnf-α、Il-1β和Inos mRNA上调，但环丙酚对Il-1β转录的降低作用显著强于丙泊酚。此外，免疫组织化学结果显示环丙酚在DG区对Iba-1阳性小胶质细胞浸润的抑制作用较丙泊酚更为显著，而两种药物对胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）阳性星形胶质细胞的降低作用相近。

在BV2小胶质细胞体外实验中，CCK-8法证实环丙酚在浓度不超过10 μM时未影响细胞活力，且其以剂量依赖方式抑制LPS诱导的TNF-α、IL-1β、IL-6和NO释放及相应mRNA转录，并逆转细胞amoeboid样极化。头对头比较显示，8 μM环丙酚较50 μM丙泊酚更显著抑制BV2细胞TNF-α、IL-6、NO释放及Il-1β mRNA表达，但两药物对细胞活力、Iba-1表达、诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase, iNOS）水平及CD206标志物的影响相近。共培养实验表明，两种药物预处理的BV2细胞条件培养基均可同等程度地挽救SH-SY5Y和HT-22神经元活力。

在分子机制层面，Western Blot和RT-qPCR显示LPS激活NF-κB通路，两种药物均可恢复IKK-β表达，但对p65磷酸化仅呈现非显著性抑制趋势，且两药物间差异无统计学意义。在NLRP3炎症小体通路中，两种药物均显著抑制NLRP3蛋白上调，环丙酚对Nlrp3 mRNA的抑制作用显著强于丙泊酚（P < 0.05），提示环丙酚更广泛的抗炎效应可能与Nlrp3转录抑制增强相关。

讨论部分指出，本研究核心发现在于环丙酚与丙泊酚在行为和组织学水平提供相当的神经保护，但环丙酚在测试剂量下对选定的全身及海马炎症标志物呈现更广泛抑制。全身层面，环丙酚降低全部三种检测细胞因子而丙泊酚仅降低TNF-α；海马局部，环丙酚更强抑制Il-1β转录及DG区小胶质细胞活化。然而，这种更广泛的抗炎效应并未转化为较丙泊酚更优的行为学或组织学获益，研究人员推测可能与炎症抑制的“天花板效应”有关，即当炎症降至阈值以下后，MWM、NOR及神经元保存等指标的敏感性可能无法检测进一步改善；此外，SAE功能恢复还依赖突触可塑性和线粒体功能等非炎症过程，但这些仅为假设性解释，因本研究未专门设计验证。

机制层面，体外数据提示小胶质细胞可能是介导环丙酚作用的潜在细胞靶点之一。两种药物产生相似的NF-κB通路改变，而环丙酚对Nlrp3 mRNA的抑制更为显著，但两药物间NLRP3蛋白水平无显著差异。鉴于经典NLRP3炎症小体信号包括NF-κB依赖的priming阶段和K⁺外流、线粒体活性氧等介导的独立活化/组装阶段，NF-κB检测指标的组间差异不能排除环丙酚在转录、转录后或活化阶段存在差异。由于本研究未检测ASC寡聚化、cleaved caspase-1、成熟IL-1β、离子流或线粒体应激等指标，故目前数据仅支持环丙酚与NLRP3信号存在关联，而非确定性证明其选择性抑制炎症小体组装。

综合而言，研究结论表明在小鼠LPS诱导的SAE模型中，环丙酚与丙泊酚产生相当的认知改善及相似的组织学观察结果，而环丙酚在测试剂量或浓度下更广泛地抑制选定的炎症读数，并与BV2细胞中Nlrp3转录的更显著抑制相关。炎症标志物抑制与功能结局之间的分离，加之模型在给药途径、暴露验证、性别代表性及机制确证方面的局限，要求对更广泛抗炎效应进行审慎解读。后续研究需在临床相关的脓毒症模型、雌雄两动物群及人体研究中开展剂量效应和药代动力学验证，方可为脓毒症患者的麻醉药物选择提供循证依据。