《Brain Research Bulletin》：Hippocampal Endoplasmic Reticulum Stress Drives a Pro-inflammatory Microglial Bias and Neuroinflammation in Aged Mice with Perioperative Neurocognitive Disorder
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围术期神经认知障碍（PND）是手术和麻醉前后出现的认知功能下降，涉及中枢神经系统（CNS）功能障碍，在老年人中尤为常见。其发病机制复杂，涉及氧化应激、突触可塑性受损、血脑屏障（BBB）破坏和神经元损伤，神经炎症被视为连接外周手术损伤与术后认知功能下降的关键过程
围术期神经认知障碍（PND）是手术和麻醉前后出现的认知功能下降，涉及中枢神经系统（CNS）功能障碍，在老年人中尤为常见。其发病机制复杂，涉及氧化应激、突触可塑性受损、血脑屏障（BBB）破坏和神经元损伤，神经炎症被视为连接外周手术损伤与术后认知功能下降的关键过程。小胶质细胞作为CNS固有的免疫细胞，介导外周损伤向中枢神经炎症的转化，并可通过极化向促炎性M1型或抗炎性M2型两种功能表型转变。内质网（ER）应激被认为是术后脑内（特别是海马）塑造炎症状态的上游细胞应激信号，但海马ER应激是否直接促进小胶质细胞向M1样表型转变尚不明确。研究人员假设麻醉和手术诱发海马ER应激，驱动小胶质细胞向M1样表型极化，从而放大神经炎症并导致术后认知功能损害。为验证这一假设，研究人员使用异氟烷麻醉下的老年小鼠胫骨骨折模型，结合早期海马ER应激的超微结构（透射电镜）和分子评估（Western blot、免疫荧光），以及小胶质细胞表型标志物和海马依赖认知表现的定量评价。通过将牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）直接注入海马（术前30分钟及术后连续两天，每天一次），作为机制探针，以更直接地探究与临床疾病进展相关的海马局部通路。该研究旨在通过将ER应激作为小胶质细胞表型调控的上游驱动因素，细化PND的机制框架，从而阐明术后神经炎症和认知功能障碍的潜在机制。
**论文解读：海马内质网应激驱动围术期神经认知障碍中促炎性小胶质细胞偏向与神经炎症**
**研究背景与问题**
围术期神经认知障碍（PND）是老年患者术后常见并发症，表现为记忆、注意和执行功能下降，其发病机制涉及氧化应激、血脑屏障破坏及神经元损伤，其中神经炎症被认为是核心环节。小胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）的固有免疫细胞，在外周手术损伤后向促炎性M1型或抗炎性M2型极化，M1型可加剧炎症信号并损害神经元功能，而M2型促进炎症消退。内质网（ER）应激作为上游细胞应激信号，可通过未折叠蛋白反应（UPR）的PERK、IRE1α和ATF6分支与炎症网络相互作用，但既往研究存在两个关键问题：一是海马ER应激是否直接驱动小胶质细胞向M1样表型转变，而非仅伴随术后细胞应激；二是多数研究通过全身给药抑制ER应激，难以区分外周炎症减轻的间接保护作用与药物透过血脑屏障（BBB）后直接的海马效应。因此，研究人员提出假说：麻醉和手术诱发的海马ER应激促进小胶质细胞向M1样表型极化，从而放大神经炎症，导致术后认知功能损害。该研究发表在《Brain Research Bulletin》。
**主要技术方法**
研究人员采用异氟烷麻醉下老年（18月龄）雄性C57BL/6小鼠（来源：兰州大学动物中心）胫骨骨折手术建立PND模型。通过立体定向注射将ER应激抑制剂牛磺熊去氧胆酸（TUDCA，200 nL/侧，50 nL/min）直接注入海马（坐标：AP -2.0 mm，ML ±1.6 mm，DV -1.8 mm），覆盖术前30分钟及术后连续两天。行为学评估包括旷场实验（OFT）、新物体识别实验（NORT）和Morris水迷宫（MWM）。分子机制研究采用Western blot检测ER应激标志物（GRP78、p-PERK、p-eIF2α、p-IRE1α、ATF4、ATF6）及小胶质细胞表型标志物（M1型：CD86、iNOS；M2型：CD206、Arg-1），ELISA和qRT-PCR检测炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）蛋白与mRNA水平，免疫荧光检测Iba1、GFAP、GRP78、p-IRE1α、ATF6及CD86/CD206与Iba1共定位，透射电镜（TEM）观察ER超微结构，尼氏染色评估神经元密度。
**研究结果**
**1. 麻醉与手术导致认知障碍及海马胶质细胞激活**
旷场实验显示手术组与假手术组运动能力和焦虑样行为无差异；新物体识别实验（NORT）中手术组识别指数显著降低，Morris水迷宫（MWM）中手术组逃逸潜伏期延长、平台穿越次数及目标象限时间减少，提示空间学习和记忆受损。免疫荧光显示手术组海马CA1、CA3、DG区Iba1和GFAP荧光强度增加，表明小胶质细胞和星形胶质细胞激活。
**2. 麻醉与手术激活海马内质网应激**
透射电镜（TEM）可见手术组海马细胞ER明显肿胀和管腔扩张，而TUDCA治疗组改善。Western blot显示手术组GRP78、p-PERK、p-eIF2α、p-IRE1α、ATF4、ATF6蛋白表达升高，免疫荧光证实GRP78、p-IRE1α、ATF6在海马CA1区荧光增强，表明UPR三条分支均被激活。
**3. 麻醉与手术促进小胶质细胞向M1表型极化及神经炎症**
Western blot显示手术组M1标志物CD86、iNOS升高，M2标志物CD206、Arg-1降低；免疫荧光双染显示CD86/Iba1共定位增加，CD206/Iba1减少。ELISA和qRT-PCR均显示手术组海马促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α蛋白和mRNA水平升高，证实术后M1样极化及神经炎症。
**4. TUDCA改善认知缺陷并减轻海马内质网应激**
海马内TUDCA注射不影响旷场实验表现，但显著提高NORT识别指数，缩短MWM逃逸潜伏期，增加平台穿越次数和目标象限时间。分子水平上，TUDCA降低GRP78、p-PERK、p-eIF2α、p-IRE1α、ATF4、ATF6蛋白表达及免疫荧光强度，TEM显示ER肿胀减轻，表明TUDCA有效抑制海马ER应激。
**5. 内质网应激抑制逆转小胶质细胞极化并减轻神经炎症**
免疫荧光显示TUDCA降低手术组海马Iba1荧光强度，Western blot显示TUDCA降低CD86和iNOS，升高CD206和Arg-1；免疫荧光双染证实CD86/Iba1减少、CD206/Iba1增加。ELISA和qRT-PCR显示TUDCA降低IL-1β、IL-6、TNF-α蛋白和mRNA水平，且CD86/GRP78及CD206/GRP78比值存在显著相关性。
**6. 内质网应激抑制减轻神经元丢失**
尼氏染色显示手术组海马CA1、CA3、DG区神经元密度降低、细胞皱缩、层状结构紊乱，TUDCA处理组尼氏阳性细胞比例接近假手术组，表明神经元保护作用。
**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究首次提供了海马ER应激驱动术后小胶质细胞M1样表型偏向和神经炎症的直接证据，通过海马局部TUDCA给药克服了全身给药的局限性。ER应激与UPR信号（PERK、IRE1α、ATF6）的持续激活可转向促炎程序，与术后认知缺陷相关。研究还发现TUDCA逆转了小胶质细胞表型标志物并抑制炎症因子，提示ER应激是PND中连接外周手术刺激与中枢神经炎症的关键上游信号。局限性包括：未明确ER应激驱动M1极化的具体分子机制；药物干预存在脱靶效应，无法建立小胶质细胞特异性因果关系；TUDCA为预防性给药，术后治疗性方案的疗效未知；TEM未进行系统定量分析。未来需采用基因或小胶质细胞靶向策略进一步验证该轴，并评估临床相关的给药时机和途径。
**研究结论**：麻醉和手术激活老年小鼠海马UPR信号，该信号与促炎性小胶质细胞表型偏向、神经炎症信号增强及术后认知功能损害相关。靶向ER应激，通过调节小胶质细胞表型和炎症状态，可能为减轻PND提供有前景的方向，但需进一步明确通路和细胞类型特异性，并评估临床相关的干预途径和时机。
