ANESTHESIA & ANALGESIA：重症监护病房谵妄小鼠模型的睡眠片段化、脑电图减慢和昼夜节律紊乱

山东齐鲁医院 齐峰 翻译 / 审校

背景：通过观察老年小鼠中麻醉、手术和模拟 ICU 条件（Anesthesia, Surgery and simulated ICU conditions， ASI）所诱发的睡眠破碎、脑电图（electroencephalographic，EEG）减慢和昼夜节律紊乱现象与重症监护病房（intensive care unit，ICU）谵妄患者一致，旨在进一步验证谵妄动物模型。

方法：将 41 只小鼠植入脑电图电极，分为 ASI 组和对照组。ASI 小鼠接受剖腹手术、麻醉和模拟的 ICU 条件，对照组不接受 ASI。在 ICU 条件结束时记录睡眠，并收集海马组织做脑电图记录。唤醒、脑电图动态和昼夜节律基因表达的比 较采用 t 检验。采用双向重复测量方差分析（repeated measures analysis of variance，RM ANOVA）根据光线评估睡眠。

结果：与对照组相比较，ASI 小鼠经历频繁觉醒 [36.6 ± 3.2 vs 26.5 ± 3 .4；P=0.044；95% 置信区间（conffdence interval，CI），0.29~19.79；平均差值±SEM，10.04±4.62] 和脑电减慢（额叶 θ 比，0.223 ± 0.010 vs 0.272 ± 0.019；P = 0.026；95% CI，−0.091~− 0.007；平均差值 ±SEM，− 0.05 ± 0.02）。在低 θ 波比的 ASI 小鼠 中，脑电图减慢与较高的安静清醒百分比相关（38.2 ± 3.6 vs 13.4 ± 3.8；P = 0.0002；95%CI，−35.87~−13.84； 平均差值 ±SEM，−24.86±5.19）。ASI小鼠在昼夜周期的黑暗阶段睡眠时间更长 [ 非快速眼动（nonrapid eye movement，NREM），暗时相 1（dark phase 1，D1）：138.9 ± 8.1 min vs 79.6 ± 9.6 min，P=0.0003，95% CI，− 95.87 ~ − 22.69，平均差值 ±SE：− 59.28 ± 13.89；NREM，暗时相 2（dark phase 1，D2）：159.3±7.3 分钟 vs 112.6±15.5 分钟，P=0.006，95% CI，−83.25~−10.07，平均差值 ±SE，−46.66 ±13.89；快速眼动（rapid eye movement，REM），D1：20.5±2.1 分钟 vs 5.8±0.8 分钟，P=0.001，95% CI，−24.60~−4.71，平均差 值±SE，−14.6±3.77；REM，D2: 21.0±2.2 min vs 10.3±1.4 min，P=0.029，95% CI，−20.64~−0.76， 平均差值 ± SE，−10.70±3.77]。ASI 小鼠必需昼夜节律基因的表达也较低 [螺旋-环-螺旋芳基烃受体核转运体样蛋白 1（brain and muscle ARNT-like 1，BMAL1）：− 1.3倍变化；昼夜运动输出周期蛋白 kaput（circadian locomotor output cycles protein kaput，CLOCK）：− 1.2]。

结论：ASI 小鼠的脑电图和昼夜节律变化与 ICU 谵妄患者相似。这些发现支持进一步探索这种小鼠模型方法来表征谵妄的神经生物学特征。

专家述评

重症监护病房谵妄小鼠模型的睡眠片段化、脑电图减 慢和昼夜节律紊乱

齐峰 山东齐鲁医院麻醉科

Elzbieta Dulko 等人于 2023年5月16日在《Anesth Analg》杂志上在线发表题为“Sleep Fragmentation, Electroencephalographic Slowing, and Circadian Disarray in a Mouse Model for Intensive Care Unit Delirium” 的研究论文， 验证了麻醉、 手术和模拟ICU条件（Anesthesia, Surgery and simulated ICU conditions，ASI）的重症监护病房谵妄小鼠模型，揭示了 ASI 老年小鼠的睡眠片段化、脑电图减慢和昼夜节律紊乱现象， 与 ICU 术后谵妄患者的神经生理学特征一致。该研究提供了质量较高的重症监护病房谵妄动物模型，对于将谵妄的关联性研究转向基础机制研究至关重要。

该研究使用睡眠 - 清醒状态原始脑电图数据量化了 ASI 老年小鼠对特定睡眠 - 觉醒状态的影响，发现 ASI 老年小鼠发生睡眠片段化及脑电图减慢，揭示了脑电图减慢与行为变化的关系。除此之外，该研究还验证了 ASI 老年小鼠的昼夜节律功能紊乱与ICU患者的一致性。实验结果表明：ASI老年小鼠重现了ICU谵妄患者常见的神经生理变化，即睡眠破碎、 脑电图缓慢和昼夜节律紊乱。

总体上该研究设计较严谨、创新性高、统计方法合理。但是，仍有一些问题需要阐述：术后谵妄分为高动型和低动型两种，该研究模型是否仅限于低动型术后谵妄动物的研究，对于术后谵妄的动物研究来说是否存在局限性？在建立了麻醉和手术条件后，是否需要验证小鼠也发生了术后谵妄？在老年患者中，女性术后谵妄发生率高于男性，为何动物模型要优先选择雄性小鼠？固定一个时间点，核心时钟基因的表达能否反映睡眠 - 觉醒状态与光线的关系？如何解释在光 时相里，ASI 老年小鼠的快速眼动和非快速眼动睡眠时间与对照组无异，这与临床 ICU 谵妄患者表现是否一致？

总而言之，该研究模型较严谨的模拟了临床重症监护室低动型谵妄患者，并捕捉到了与人类谵妄相似的神经生理变化，为术后谵妄的机制研究提供了较为可靠的动物模型。