《Behavioural Brain Research》：Gut microbiota mediates repeated sevoflurane-induced cognitive impairment via the gut-brain axis
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Fan Zhang|Mengzhu Wang|Chunchun Tang|Yuanping Zhong中国贵州省遵义市563000，遵义医科大学附属医院麻醉科摘要目的本研究探讨在发育中的大鼠中反复接触七氟醚是否会导致认知功能受损，并研究肠道来源的炎症介质在其中的作用。方法30只出
Fan Zhang|Mengzhu Wang|Chunchun Tang|Yuanping Zhong
中国贵州省遵义市563000，遵义医科大学附属医院麻醉科
摘要
目的
本研究探讨在发育中的大鼠中反复接触七氟醚是否会导致认知功能受损，并研究肠道来源的炎症介质在其中的作用。
方法
30只出生后的Sprague-Dawley大鼠被随机分为五组：对照组、七氟醚组、七氟醚对照组、抗生素处理组以及七氟醚加抗生素处理组。通过莫里斯水迷宫评估认知表现，同时利用西方印迹法、免疫组织化学、气相色谱法和16S rRNA基因测序分析炎症标志物、屏障相关蛋白、微生物代谢物以及肠道菌群组成。
结果
与对照组相比，七氟醚组大鼠的空间学习和记忆能力显著受损。七氟醚暴露增加了血清和海马组织中的脂多糖、三甲胺N-氧化物以及促炎细胞因子水平，同时降低了结肠和海马组织中紧密连接蛋白ZO-1的表达。此外，海马组织中TLR4、磷酸化的NF-κB p65和NLRP3蛋白水平也有所上升。抗生素预处理可减轻这些变化。七氟醚暴露后未观察到短链脂肪酸水平的显著差异。16S rRNA基因测序显示，七氟醚暴露导致肠道菌群在属水平上发生改变，表现为*Ligilactobacillus*、*Faecousia*和*Alloprevotella*的相对丰度增加，而*Lactobacillus*的丰度则下降。
结论
在发育过程中反复接触七氟醚会导致认知功能受损，并引发肠道菌群相关的炎症信号传导异常。广谱抗生素预处理可减轻这些变化，这表明肠道菌群相关机制可能参与了七氟醚引起的神经认知功能障碍，不过由于抗生素也可能产生独立于菌群的作用，因此因果关系仍需进一步验证。
引言
七氟醚因其起效迅速且血流动力学表现良好，是儿科临床中最常用的吸入麻醉剂之一。流行病学研究表明，相当比例的儿童在幼年时期就接受了全身麻醉，其中七氟醚是最常用的麻醉药物之一[1]。尽管其临床应用价值已得到充分认可，但越来越多的实验和临床证据表明，发育过程中的反复接触七氟醚可能与术后认知功能障碍有关，这类功能障碍表现为学习和记忆能力下降[2]、[3]。然而，这些神经认知效应的机制尚未完全明确，这也限制了针对性预防策略的制定。
处于发育阶段的大脑对全身性紊乱尤为敏感，因为这一时期神经元正处于活跃成熟期，突触也在不断重塑，同时神经免疫调节也处于动态变化之中。因此，七氟醚引起的认知功能障碍可能并非仅由其对中枢神经系统的直接作用导致，还可能涉及影响大脑稳态的外周途径。在这一背景下，肠-脑轴作为一个重要框架，通过免疫、代谢、内分泌和神经信号将肠道稳态与大脑功能联系起来。
近期研究指出，麻醉剂的暴露可能扰乱肠道微生物的稳态，改变微生物产生的代谢物，进而影响肠道屏障的完整性及炎症信号传导[4]、[5]、[6]、[7]。肠道来源的介质在多种神经和神经发育疾病中的神经炎症和认知功能障碍中发挥着越来越重要的作用[8]。这些发现表明，反复接触七氟醚可能通过肠道菌群的相关变化，而非仅仅通过大脑自身的机制，从而导致认知功能受损。尽管有这样的推测，但目前直接证明发育过程中反复接触七氟醚会引发肠道菌群改变、肠道屏障变化以及后续炎症反应的证据仍然有限。在本研究中，我们建立了发育过程中反复接触七氟醚的大鼠模型，同时评估了大鼠的认知表现以及肠道菌群组成、微生物代谢物、屏障相关蛋白和炎症信号传导情况。我们假设，反复接触七氟醚会破坏肠道菌群稳态和肠道屏障的完整性，增强肠道来源的炎症信号传导，从而通过肠-脑轴导致认知功能受损。
章节节选
动物实验部分
共30只雄性Sprague–Dawley大鼠购自成都大硕实验动物有限公司（SCXK 2020–0030）。这些大鼠被饲养在标准温度控制的笼子里，处于12小时光照/12小时黑暗的周期中，可自由获取食物和水。所有实验程序均获得了遵义医科大学动物伦理委员会的批准（批准号zyfy-an?2023–0071），并且按照美国国立卫生研究院关于动物护理和使用的指南进行。
反复接触七氟醚对行为结果的影响
在整个麻醉过程中，所有大鼠的呼吸均保持稳定，七氟醚暴露期间的外周氧饱和度始终在95%到100%之间。在莫里斯水迷宫测试中，没有出现死亡或无法游泳的情况。如图1所示，与七氟醚对照组相比，七氟醚组大鼠的逃避潜伏时间显著延长，平台穿越次数也显著减少（P = 0.032）。不过，在经过抗生素处理后，
讨论
越来越多的研究表明，发育过程中反复接触七氟醚可能与不良的神经行为结局相关，但麻醉剂暴露与持续性认知功能障碍之间的具体机制尚未完全明确[15]、[16]、[17]。最近的研究将注意力从局限于大脑的机制转向更广泛的肠-脑相互作用，发现依赖肠道菌群的信号传导能够影响神经发育、突触功能以及行为表型[18]、[19]、[20]、[21]。在
伦理声明
本动物实验已获得遵义医科大学动物伦理委员会的批准（批准号zyfy-an?2023–0071）。该实验是按照当地法律法规以及机构要求开展的。
作者贡献
所有作者都为本研究做出了重要贡献。ZF负责研究方案的构思和论文审阅工作。TC、YZ和MW负责实验的设计与实施，并参与数据收集和分析工作。ZF和MW参与了本文的撰写和修改工作。ZF还提供了资金支持。所有作者均同意提交并发表这篇文章。
资金支持
本研究得到了贵州省科学技术厅自然科学项目的支持[项目编号：Qiankehe-zk (2024) General 298]。
CRediT作者贡献说明
Fan Zhang：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，资金筹集，数据整理，概念构建。Mengzhu Wang：写作——初稿撰写，软件使用，资源获取，方法设计。Chunchun Tang：软件使用，实验开展，数据整理。Yuanping Zhong：写作——审稿与编辑，可视化处理，软件使用，资源获取，方法设计，数据整理。
致谢
本文作者要感谢所有参与本研究的技术人员。同时，作者也对郑泽兵教授在动物手术建模方面给予的指导表示衷心的感谢。
