高血压通过UCP2下调介导的线粒体功能障碍加重大鼠术后学习记忆损伤

Hypertension exacerbates postoperative learning and memory impairment in rats possibly due to UCP2 downregulation-mediated mitochondrial dysfunction

摘要

目的 探索高血压与术后认知功能障碍的关系及其可能的机制。 方法 采用七氟烷麻醉下颈动脉暴露手术构建术后学习记忆损伤动物模型，将12周龄自发性高血压大鼠（SHR）和正常血压对照Wistar-Kyoto 大鼠（WKY）根据是否手术分为4组，即 WKY+CON组、WKY+SUR组、SHR+CON组、SHR+SUR组，8只/组。行为学测试评估大鼠术后认知变化；生物学检测炎症反应和氧化应激水平。 结果 高血压大鼠术后发生了明显学习记忆损伤，表现为新物体识别指数明显降低（P<0.05）；场景相关和声音相关恐惧测试僵直时间均缩短（P<0.05）。与WKY大鼠相比，SHR大鼠术后海马线粒体UCP2表达和膜电位明显降低，而ATP水平显著升高（P<0.05）；血清活性氧、IL-6、IL-1β炎症因子升高（P<0.05）；此外，SHR大鼠星形胶质细胞过度激活，神经元Nissl染色阳性细胞个数明显减少，差异均有统计学意义（P<0.05）。 结论 高血压可加重大鼠术后学习记忆损伤，这可能与UCP2介导的线粒体功能障碍和氧化应激损伤，进一步导致星型胶质细胞过度活化和神经元损伤有关。

Abstract

Objective To explore the correlation of hypertension with postoperative cognitive dysfunction and its possible mechanism. Methods Twelve-week-old spontaneously hypertensive rats (SHRs) and Wistar-Kyoto (WKY) rats were both randomized into control group and surgical group (n=8). In the latter group, the rats received carotid artery exposure surgery under sevoflurane anesthesia to establish models of postoperative learning and memory impairment. Postoperative cognitive function changes of the rats were evaluated using behavioral tests. The hippocampus of the rats were collected for determining ATP level and mitochondrial membrane potential (MMP) and for detecting expressions of UCP2 and astrocyte markers (GFAP and NOX4) using Western blotting and immunofluorescence staining. Serum levels of ROS, IL-6, IL-1β and TNF‑α were detected using ELISA. Nissl staining was used to examine hippocampal neuronal loss in the CA1 region. Results The SHRs exhibited exacerbated learning and memory deficits following the surgery as shown by significantly reduced performance in novel object recognition tests and context-related and tone-related fear conditioning experiments. Compared with WKY rats, the SHRs had significantly decreased mitochondrial UCP2 expression and MMP in the hippocampus, increased hippocampal ATP level, and markedly increased serum levels of ROS and inflammatory factors, showing also increased activation of hippocampal astrocytes and microglia and reduced number of neurons positive for Nissl staining. Conclusion Hypertension can exacerbate major postoperative learning and memory impairment in rats possibly as a result of UCP2-mediated mitochondrial dysfunction and oxidative stress damage, which further leads to astrocyte overactivation and neuronal damage.

Graphical abstract

关键词

术后认知功能障碍 / 自发性高血压大鼠 / 解偶联蛋白2 / 颈动脉暴露 / 高血压 / 线粒体

Key words

postoperative cognitive dysfunction / spontaneously hypertensive rats / uncoupling protein 2 / carotid artery exposure surgery / hypertension / mitochondria

术后认知障碍在2018年被重新定义为术后30 d至1年内发生的神经认知障碍^［1］，是老年人术后常见的中枢神经系统并发症。临床表现为记忆力下降、注意力不集中、记忆力减退等。国际术后认知障碍研究小组（ISPOCD）研究发现，60岁以上老年人术后1~2年内认知障碍的发生率为10.2%^［2］，可显著影响术后恢复、生活质量，增加死亡率^{［3， 4］}。目前已明确高龄^［5］、低教育水平^{［6， 7］}、心脏手术^［8］、非心脏大手术^［9］、术后谵妄是术后认知功能障碍（POCD）的危险因素。然而，高血压是否影响POCD目前少有研究。

高血压影响了约2/3的60岁以上人群，并显著增加了血管性认知障碍和阿尔茨海默病的风险^［10］。长期高血压可引起动脉粥样硬化和脑灌注不足，可能是中年高血压和晚年认知能力下降和痴呆的主要生物学途径^［11］。使用抗高血压药降低血压与降低患痴呆或认知障碍的风险显著相关^［12］。因此，在高血压背景下识别认知功能障碍，防止高血压患者认知功能障碍的恶化具有重要的临床意义。

海马被证明是高血压影响认知功能的脑功能区之一^［13］，是后续分子和细胞治疗的候选脑区之一。线粒体是参与 ATP 产生和氧化磷酸化的主要生物能量器官，在活性氧的产生和细胞凋亡中起重要作用。线粒体功能受损在高血压、阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病中起着核心作用^{［14， 15］}。研究发现，线粒体能量产生的减少和慢性氧化应激的增加可以通过激活线粒体通透性转换孔并启动细胞凋亡以及增加活性氧等途径促进阿尔茨海默病的神经退化^［16］。

UCPs属于一类线粒体阴离子转运蛋白超家族，它们将 ATP 合成与氧化磷酸化解偶联，并减轻线粒体活性氧的产生。UCP2被广泛分布于脂肪组织、脑、肺和胃肠道等，可通过调节自由基产生等直接影响神经传递、突触可塑性和神经退行性过程^{［17， 18］}。转录上调UCP2可以保护氧化应激相关神经源性高血压^［19］。然而海马线粒体UCP2在高血压POCD中的作用尚不清楚。

本研究通过自发高血压大鼠在七氟烷麻醉下行颈动脉暴露手术模拟临床POCD的发生，通过行为学测试和生物学分析探讨高血压和术后认知功能障碍的关系及其可能的机制，为临床高血压患者 POCD 防治提供潜在新靶点，对临床防治POCD具有重要的社会及经济意义。

1 材料和方法

1.1 动物

成年雄性12周龄、体质量约260 g的SHR和WKY大鼠，购自北京维通利华实验动物科技有限公司［许可证编号：SYXK（冀）2020-002）］。在标准环境条件（温度24±1 ℃，12 h明暗循环，湿度50%±10%）下，按每个塑料笼（48 cm×35 cm×20 cm）6~8只大鼠为1组饲养，随意获取食物和水。所有实验程序和方案均由中国人民解放军总医院实验动物福利伦理委员会审查和批准（伦理批号：2023-X 19-18），并采取适当措施尽量减少动物不适。

1.2 试剂

强RIPA裂解液、PMSF、磷酸酶抑制剂、辣根过氧化物酶（HRP）偶联的二抗（yangGuangBio）、快速封闭液，BCA蛋白浓度测定试剂盒（Solarbio），组织线粒体分离试剂盒、Bradford蛋白浓度测定试剂盒（去垢兼容型）、线粒体膜电位（MMP）测定试剂盒（JC-1）、萤火虫荧光素酶的ATP测定试剂盒（Beyotime Biotechnology），大鼠IL-6ELISA试剂盒、大鼠IL-1β ELISA试剂盒、大鼠TNF-α ELISA试剂盒、大鼠ROS ELISA试剂盒（中国江苏酶免），兔抗UCP2（1∶1000）；兔抗COX-IV（1∶20 000，Protein tech），ECL发光液（Millipore Corporation），0.5% Triton X-100、3%BSA、GFAP多克隆抗体（1∶500，MOU），Alexa Fluor 488偶联的山羊抗小鼠IgG抗体（1∶400）、CY3偶联的山羊抗兔IgG抗体（1∶300）、0.5%甲苯胺蓝溶液（Servicebio），NOX4多克隆抗体（1∶200，Rabbit，Gene Tex）。

1.3 仪器

无创血压计（ZS-BPIV，北京众实迪创科技有限公司）；ANY-maze行为跟踪软件系统（Version 5.14，Stoelting）；Xeye行为学软件分析系统（北京众实迪创科技有限公司）；荧光酶标仪（Spark Tecan）；光学显微镜（NIKON ECLIPSE E 100）；深低温匀浆机（武汉赛维尔）；低温高速离心机（Sigma）。

1.4 术前血压测量

术前对实验大鼠进行心率和血压测量。先对大鼠进行无创血压计适应2 d，以免大鼠因紧张导致测量结果不准，即连续2 d常规方法测血压，但数据不计入结果，第3天正式测量，数据计入统计学分析。采用大鼠尾袖测压法，先将大鼠用专用柱状铁丝框和布包固定在实验台，在铁丝框架恒温37 ℃加热的作用下，将带可充气套囊的压力传感器套在大鼠尾巴近根部1/3处，待大鼠平静下来开始正式测量。每只大鼠测量3次取平均值。

1.5 动物手术

将16只WKY和16只SHR根据是否接受CAE手术分别随机分为对照组（CON）和手术组（SUR），即： WKY+CON组；WKY+SUR组和SHR+CON组；SHR+SUR组，8只/组。术后认知障碍的CAE模型按照之前的研究方案进行^{［20， 21］}。将大鼠置于仰卧位，暴露于2.5%~3%七氟烷至少30 min后，做3 cm左右的颈部正中切口。轻轻牵拉分离气管上方软组织，小心地将2 cm长的右颈总动脉与邻近组织分离，同时尽量避免损伤迷走神经。然后，间断中断右颈内动脉血流60次，每次最多不超过30 s。术毕用无菌缝合线缝合伤口。该手术在无菌条件下进行，CAE手术持续约15 min。手术后，所有动物皮肤缝合处涂抹适量利多卡因乳膏用于术后镇痛。总共麻醉2 h后，让大鼠自然苏醒。麻醉手术过程中动物的体温由温度适宜的加热垫维持。

1.6 行为测试

1.6.1 旷场测试

术后第4天进行旷场试验，以评估小鼠的运动能力。旷场实验装置是一个木箱（100 cm×100 cm×40 cm）；底面分为16方格，中心四格定义为中心区域，其余12方格定义为外周区域。测试是在低光下进行。将大鼠从同一位置背对箱壁轻放入箱体内，允许其自由探索5 min^［22］。他们的活动由顶部的摄像机记录下来。ANY-maze行为跟踪软件系统用于记录在中心区域和周围区域运动的距离和花费的时间，及其运动总距离和穿越中心区域边界线的次数。每次小鼠测试后，用5%乙醇彻底清洁旷场箱底及箱壁，并在2次测试之间使其干燥。

1.6.2 新物体识别测试

为评估大鼠术后学习记忆功能，我们进行了新物体识别测试（NOR），装置同旷场实验。在训练期间，两个相同的物体（直径6 cm）被放置在箱子底面的相对两侧。将大鼠从同一边缘位置背对箱体放入，使其自由探索8 min。至少4 h后，其中一个物体被一个新物体（直径6 cm，颜色同旧物体）替换。仍然让大鼠自由探索8 min^［23］。用ANY-maze行为跟踪软件系统跟踪和记录大鼠探索新、旧物体的时间和总的探索时间等，计算新物体识别指数，即探索新物体花费的时间占总物体探索时间的比率。

1.6.3 条件恐惧实验测试

为评估大鼠术后空间学习记忆能力，我们进行了条件恐惧实验。采用条件恐惧实验箱（30 cm×30 cm×60 cm），在相对较暗的房间中，将大鼠放入用5%酒精擦拭的测试室中，并暴露于3对声音-足电击（音调：2000 Hz，89 db，30 s；足部电击：1 mA，2s），配对间隔为1 min^［24］。在条件刺激后30 s将大鼠从测试室中取出。至少4 h后，将大鼠放回同一测试室，在没有声音刺激的情况下观察记录大鼠情景相关僵直时间，观察时间为6.5 min。至少4 h后，将动物放入另一个用新鲜柠檬汁喷洒过的具有不同环境的测试室中，2 min后打开声音3个周期，每个周期30 s，间隔1 min，总共6.5 min，记录声音相关僵直时间。情景相关僵直时间和声音相关僵直时间的测试均由不知情的实验者记录。

1.7 组织样本采集

在行为学测试完成的当天，完成脑组织样本采集。用3%七氟烷深度麻醉大鼠，用断头法处死大鼠，用镊子迅速取出大鼠海马组织，将每侧海马组织分成两半，共4份。其中1/4新鲜海马组织用于测量线粒体ATP水平，1/4新鲜海马组织用于测量线粒体膜电位水平变化，剩余组织-80 ℃冻存备用。

1.8 血清样本采集

给予大鼠3%戊巴比妥钠35 mg/kg腹腔内注射麻醉，采用内径0.5~1.0 mm的毛细采血针从眼内角进针行眼眶静脉丛穿刺采血，采血量0.4~0.6 mL，4 ℃放置过夜后，上清液以1000 g离心25 min。弃沉淀，上清即为大鼠血清。将血清分装后放入-80 ℃冻存备用。

1.9 海马线粒体的提取

使用组织线粒体分离试剂盒分离上述海马组织的线粒体。新鲜组织样品在冰冷的Dounce匀浆器中匀浆；然后去除上清液，并在4 ℃下以3500 g离心10 min；收集上清液并在4 ℃下以1000 g离心10 min。弃上清，沉积物即为线粒体。视情况加入适量线粒体储存液以重悬线粒体。

1.10 线粒体蛋白质浓度测定

提取新鲜海马组织线粒体后，将线粒体裂解缓冲液以1∶3的比例加入线粒体样本中，同时添加PMSF和磷酸酶抑制剂的混合物。在冰上充分匀浆、裂解20 min后，以1000 r/min离心10 min，上清即为线粒体蛋白质溶液。按照试剂盒说明书，采用BCA蛋白浓度测定试剂盒或Bradford蛋白浓度测定试剂盒检测线粒体蛋白浓度。操作均在冰上进行。

1.11 组织蛋白浓度测定

海马组织称质量，按1∶10加入强RIPA裂解液，根据说明书，每1 mL RIPA加入10 μL PMSF和100 μL蛋白磷酸酶抑制剂，混合后在深低温匀浆机上高速匀浆3次，然后在冰上摇床裂解20 min，接着在低温离心机上以10 000 r/min离心5~8 min，取上清进行后续组织蛋白浓度测定。

1.12 海马线粒体膜电位（MMP）水平测定

MMP测定试剂盒（JC-1）检测大鼠海马线粒体膜电位水平的变化。在线粒体膜电位较高时，JC-1探针聚集在线粒体基质中，形成聚合物，可产生红色荧光；在线粒体膜电位较低时，JC-1探针不能聚集在线粒体基质中，此时JC-1探针为单体，可产生绿色荧光。采用红绿荧光的比例来衡量线粒体去极化的比例。该比例的降低被解释为MMP的降低。取适量提取的新鲜线粒体，用Brad Ford法测定线粒体蛋白浓度。取0.1 mL稀释后蛋白浓度为0.1 μg/mL的纯化线粒体与0.9 mL的0.2×JC-1染色工作液混匀。使用荧光酶标仪进行扫描，设置激发/发射波长为485/590 nm。

1.13 海马组织三磷酸腺苷（ATP）水平测定

通过基于萤火虫荧光素酶的ATP测定试剂盒测量ATP含量。通常ATP水平的下降表明线粒体功能受损或下降。根据制造商的说明，将冷裂解缓冲液（20 mg/200 μL）快速加入到新鲜的海马组织中。取适量组织用BCA蛋白浓度测定试剂盒检测样品中蛋白浓度。用玻璃匀浆器在冰上充分匀浆确保组织被完全裂解，在4 ℃以1000 g离心5 min，取上清。将ATP标准液用ATP裂解液稀释成0.01、0.01、0.1、0.3、1、3、10 μmol/L浓度梯度。检测孔中加入100 μ L ATP检测工作液，在室温下放置3 min以消耗本底ATP，然后加入20 μL样品或标准品，混匀后用具有luminometer功能的酶标仪测量。绘制标准曲线，计算样品ATP的浓度。测量时进行复孔，重复后的平均值用于表示每只大鼠的值。

1.14 血清ROS测定

按照制造商的说明，使用ELISA试剂盒测定血清ROS浓度。测量每个孔的吸光度A_{450 nm}。以标准品的浓度为横坐标，以A_{450 nm}值为纵坐标，绘制标准曲线，根据样品的A值从标准曲线计算出相应的浓度，再乘以稀释倍数，即为样品的实际浓度。

1.15 免疫印迹实验检测表达海马组织蛋白

采用BCA蛋白定量试剂盒测定海马组织蛋白浓度，均一化后将蛋白在沸水中煮5~10 min，立刻置于冰上冷却5~10 min确保蛋白变性充分。在4%~12% SDS-PAGE梯度凝胶上以每泳道30~60 μg加入变性蛋白质，经电泳和快速半干转转印到PVDF膜上。将膜在快速封闭液中封闭10 min~1 h，孵一抗4 ℃下过夜。本研究中使用的一抗是兔抗UCP2（1∶1000）、兔抗COX-IV（1∶20 000）。在TBS-tween（1×）溶液中洗涤3次，每次10 min，用辣根过氧化物酶（HRP）偶联的二抗常温孵育1 h，再次洗涤3次，10 min/次。加入ECL发光液后使用化学发光仪检测条带。使用ImageJ软件对条带灰度进行分析定量。

1.16 ELISA检测炎性因子水平

说明书使用大鼠ELISA试剂盒测定白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的浓度。设置空白对照组，加样后37 ℃温育30 min， 用1×洗涤液重复洗板5次，拍干后，除空白孔外，每孔加入酶标试剂50 μL，再次37 ℃温育30 min， 用1×洗涤液重复洗板5次，拍干。然后每孔加入显色剂A 50 μL，再加入显色剂B 50 μL，轻轻震荡混匀，37 ℃避光显色10 min。接着每孔加入终止液50 μL，终止反应。15 min内，以空白孔调零，测量每个孔的吸光度A_{450 nm}。

1.17 免疫荧光染色

大鼠用3%戊巴比妥钠35 mg/kg腹腔注射麻醉，用生理盐水和4%多聚甲醛行经心脏脑灌注，迅速取出全脑，在4%多聚甲醛溶液中浸泡固定72 h，然后浸入石蜡中。制备10 μm厚的脑切片进行后续免疫荧光染色。首先将石蜡切片脱蜡并置于EDTA缓冲液（pH 8.0）中修复抗原。脑组织切片在含0.5% Triton X-100的磷酸盐缓冲盐水（PBS-T）中破膜，免疫荧光笔画圈后在室温下用3%BSA封闭30 min。然后将它们与抗GFAP多克隆抗体（1∶500）和NOX4多克隆抗体（1∶200）4 ℃下共孵育过夜。接着玻片置于PBS（pH7.4）中在脱色摇床上晃动洗涤3次，5 min/次。用Alexa Fluor 488偶联的山羊抗小鼠IgG抗体（1∶400）和CY3偶联的山羊抗兔IgG抗体（1∶300）在室温下孵育2 h。使用奥林巴斯BX5成像系统捕获图像，并通过ImageJ软件进行分析。每组分析3只大鼠脑切片，每只大鼠分析1张切片。

1.18 尼氏染色

切片脱蜡再水化后，切片在37 ℃下用浓度0.5%的甲苯胺蓝溶液染色5 min。用0.1%冰醋酸稍分化后，切片在蒸馏水中快速冲洗，在烤箱烤干后，在二甲苯中透明10 min，并用中性树胶封片。使用显微镜镜检，并用ImageJ软件进行阳性细胞个数计数分析。

1.19 统计学分析

使用统计分析软件GraphPad Prism 8.0版对结果进行统计计算。通过双向方差分析（two-way ANOVA）进行组间和组内比较，然后以Bonferroni检验确定组间和组内差异。所有数据均以均数±标准差的形式表示。P<0.05（双侧）被认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 术前血压测量结果

WKY和SHR大鼠术前测量无创血压，WKY和SHR大鼠心率差异无统计学意义（P>0.05，图1A），SHR收缩压和平均动脉压及舒张压均高于WKY（P<0.0001，图1B~D）。

2.2 旷场实验测试结果

SHRs较WKYs穿越中心区域轮廓线的次数明显增加（P<0.01，图2A），高血压组总运动距离、中心区域停留时间、中心区域运动距离均比非高血压组明显增高（P<0.001，图2B~E）。SHRs较WKYs在外周区域停留的时间明显缩短、在外周区域的运动总距离明显增加（ P<0.01，图2D、F）。

2.3 新物体识别（NOR）实验测试结果

NOR实验结果显示，与WKY大鼠相比，SHR大鼠术后识别率接近50%（P<0.05，图3A），即术后SHR大鼠无法区分新、旧物体。术后SHR大鼠的物体总探索时间较WKY大鼠明显多（P<0.05，图3B）。大鼠运动代表性轨迹图显示与WKY大鼠相比，SHR大鼠轨迹呈多动行为表现，同时SHR大鼠术后探索新、旧物体轨迹数目相当（图3C）。大鼠代表性运动轨迹热图，颜色越深，表明大鼠在此处停留的时间越长，结果可见术后SHR组大鼠在圆形和正方形限定区域内颜色相近（图3D）。

2.4 条件性恐惧记忆测试结果

第2天消退测试场景相关恐惧实验的僵直、静止和活动事件分布情况（图4A）；消退测试中场景相关恐惧记忆测试结果中SHR大鼠僵直时间较WKY大鼠均明显减少（P<0.001，图4B）。消退测试中声音相关恐惧实验的僵直、静止和活动事件分布情况（图4C），SHR大鼠在消退声音相关测试中的僵直时间比较WKY大鼠均明显减少（P<0.001，图4D）。

2.5 大鼠海马线粒体UCP2蛋白表达定量分析结果

术后SHR大鼠UCP2蛋白的表达较WKY大鼠明显降低（P<0.05，图5B）。

2.6 大鼠海马线粒体功能、氧化应激及炎症反应水平检测结果

与WKY大鼠相比，SHR大鼠ATP水平显著升高，而线粒体膜电位（MMP）显著降低（P<0.05，图6A、B）。血清ROS结果示，与WKY相比，SHR大鼠术后发生了明显的氧化应激（P<0.0001，图6C、D）。术前SHR大鼠血清IL-1β（P<0.0001，图6E）和TNF-α（P<0.01，图6F）水平较WKY大鼠均明显偏低；术后WKY大鼠IL-1β和TNF-α较术前均无显著差异（P>0.05图6E、F），而术后SHR大鼠IL-1β和TNF-α较术前均显著升高（P<0.001，图6E、F）。

2.7 大鼠海马星形胶质细胞激活情况

免疫荧光染色分析，发现高血压显著增加海马CA1区星型胶质细胞的激活，表现为NOX4表达明显增加（P<0.05，图7），而GFAP差异无统计学意义（P>0.05）。

2.8 大鼠海马尼氏染色结果

尼氏染色结果显示，与WKY大鼠相比，SHR大鼠术后每个视野尼氏染色阳性细胞个数明显减少（P<0.001，图8）。

3 讨论

本研究探索了高血压术后认知障碍动物模型及其可能机制。尽管有大量临床研究探讨高血压与认知的关系，然而少有文献研究高血压与POCD的关系，并利用动物模型研究这种关系背后的复杂机制。本研究发现，高血压可明显加重大鼠术后学习、记忆损伤，与此同时伴随着UCP2降低。表明UCP2介导的线粒体损伤可加重氧化应激和炎症反应，引起神经胶质细胞过度激活，最终导致神经元凋亡。本研究中，SHR大鼠术后线粒体ATP水平显著高于WKY大鼠，同时术后MMP水平显著低于WKY大鼠，表明SHR大鼠术后高代谢的同时发生了明显线粒体功能损伤。许多临床证据支持高血压是不良认知结局的危险因素，然而其对POCD的影响和机制仍不明，我们的研究为临床高血压背景下术后认知功能障碍的识别和治疗靶点提供了新的见解。

认知能力下降和痴呆症正在加剧全球健康问题，特别是在老龄化人群中^［25］。目前POCD的可能机制包括衰老^［10］、血脑屏障损伤^［26］、中枢炎症细胞的不适当激活^［27］、线粒体功能障碍^［28］、RAS介导的神经炎症、氧化应激等^［10］，需要更多的研究来探索这些机制之间的深层联系。高血压是世界范围内死亡的一个主要的可改变的危险因素。高血压可破坏脑血管结构和功能，导致认知功能关键部位白色脑区缺血性损害，并可能促进阿尔茨海默病的发生^［29］。长期高血压可引起动脉粥样硬化和脑灌注不足，可能是中年高血压和晚年认知能力下降和痴呆的主要生物学途径^{［10， 30］}。观察性研究证明了高血压对脑血管损伤的累积效应^［31］。识别高血压背景下的术后认知障碍具有重要的临床意义。

线粒体氧化磷酸化在细胞能量产生、活性氧产生和细胞凋亡启动中的基本作用提出了许多关于线粒体病理学的新机制^［16］。研究表明线粒体功能障碍在许多神经退行性疾病的发病机制中起着关键作用^{［28， 32］}，异常的线粒体功能与阿尔茨海默病中观察到的病理变化相关^［33］，但机制尚未阐明。大脑皮层中线粒体糖蛋白的变化可能反映了阿尔茨海默病和缺血性脑损伤中线粒体功能障碍的不同病理机制^［34］。目前线粒体移植^［15］、线粒体呼吸参数测量^［14］和线粒体DNA检测^［35］等技术的应用，使线粒体功能障碍和神经退行性变化的机制更加清晰。本研究通过检测线粒体功能、膜电位、相关蛋白表达等，发现线粒体损伤在高血压术后认知功能障碍中可能起重要作用。UCP2被发现只存在线粒体内膜上，在调节 PPAR γ-PGC1α诱导的线粒体生物发生中发挥关键作用^［32］，实验中线粒体功能的损伤伴随UCP2蛋白降低，提示我们UCP2下调可能参与线粒体损伤介导的高血压术后认知功能障碍。

炎症和氧化应激是高血压的特征^［36］。围手术期使用COX-II抑制剂被发现能够保护认知功能^［37］。体内活性氧能直接或间接氧化或破坏DNA、蛋白质和脂质，并能诱导基因突变、蛋白质变性和脂质过氧化，被认为是神经退行性疾病的最重要危险因素。线粒体电子传递链是细胞中产生内源性超氧化物的主要来源。手术和麻醉会引发全身炎症反应，可引起中枢神经系统炎症。SHR大鼠手术后炎症因子较非手术组明显增高，然而较WKY手术组明显低，除考虑WKY大鼠自身容易应激外，进一步检测鼠海马组织炎症因子水平是必要的。围手术期神经炎症的发生涉及复杂的调节网络。炎症通过激活先天免疫和适应性免疫可破坏血脑屏障（BBB），最终通过一个复杂的过程导致POCD的发展^［38］。

本研究有一定局限性。首先，自发性高血压大鼠（SHR）目前被公认为原发性高血压的经典动物模型^［39］，年龄和高血压诱导的短期识别和空间记忆下降，这在中年大鼠（14个月）中很明显，而在年轻成年SHR大鼠（3个月）中不明显^［40］。我们选择的是12周龄SHR大鼠^［41］，因此可能出现假阳性结果。其次，涉及行为反应时以WKY大鼠为SHR对照是一个有争议的话题。焦虑水平是影响认知任务行为的关键因素，如果不仔细考虑，可能会导致假阴性结果。此外，高血压本身会影响行为反应，混淆具有治疗策略的数据解释，且学习、记忆损伤测试的效果取决于多种因素。比如在动物具有较高的旋转偏好时，Y-maze和其他行为学实验^［42］可能会影响交替行为。事实上不同批次和饲养环境的SHR和WKY也可能产生不同的行为结果。

综上所述，本研究表明，高血压可加重术后学习记忆损伤，这可能与UCP2介导线粒体功能障碍引起氧化应激和炎症反应，进而激活中枢胶质细胞引起神经元损伤有关，而关于高血压与术后认知功能障碍的关系及其机制还需进一步研究。

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