围手术期神经认知障碍（Perioperative Neurocognitive Disorder，PND）是外科手术后及其他侵入性操作后常见的神经并发症，表现为记忆力减退、注意力下降、思维迟缓等，特别常见于老年患者。然而全身麻醉药物导致PND的潜在机制仍有待阐明。

近期，中国人民解放军空军军医大学第一附属医院麻醉学科赵广超团队徐飞飞等人在British Journal of Anaesthesia期刊上发表了题为“Direct inhibition of cystathionine-β-synthase by isoflurane contributes to delayed neurocognitive recovery after isoflurane general anaesthesia in mice”的研究文章，采用硫巯基化修饰蛋白组，揭示了异氟醚导致小鼠异氟醚麻醉后认知恢复延迟的机制，为异氟醚使用可能导致PND的风险提供了新的见解及治疗靶点。拜谱生物为该研究提供了硫巯基化修饰蛋白组学检测分析服务。

英文标题：Direct inhibition of cystathionine-β-synthase by isoflurane contributes to delayed neurocognitive recovery after isoflurane general anaesthesia in mice

中文标题：异氟醚直接抑制胱硫醚-β-合酶导致小鼠异氟醚全身麻醉后神经认知恢复延迟

客户单位：中国人民解放军空军军医大学第一附属医院

研究材料：海马体组织

拜谱提供技术：硫巯基化修饰蛋白组学

技术路线：

研究结果

01、异氟醚诱发脑内记忆恢复延迟和同型半胱氨酸蓄积

为探究异氟醚麻醉对情境记忆不同阶段的影响，研究团队设计了三种实验模式，分别评估异氟醚麻醉对记忆编码、巩固和提取的影响（图1a-b）。结果显示，异氟醚在不影响运动能力的情况下诱导焦虑样行为（图1d-e），其机制可能与同型半胱氨酸在大脑中发生选择性积累有关（图1g-j）。

图1 异氟醚麻醉对血清、肝脏、肾脏和大脑中认知和同型半胱氨酸浓度的时间过程影响

02、异氟醚通过直接结合抑制CBS活性

研究团队进一步探究异氟醚麻醉影响同型半胱氨酸代谢的机制，发现异氟醚可快速抑制大脑中关键代谢酶CBS的活性，并在停药后持续至少1小时（图2a-d），且CBS活性与同型半胱氨酸水平呈负相关。进一步实验和WaterLOGSY结果表明，异氟醚可直接与CBS蛋白结合抑制其活性（图2e-f）。

分子动力学模拟（MDS）预测的结果表明，异氟醚通过与Ser147、Lys119、Gly305和Gln22等位点形成氢键实现结合（图2g），综上所述，这些结果表明，异氟醚可以通过直接与Ser147、Lys119、Gly305和Gln22相互作用来抑制CBS活性。

图2 异氟醚直接抑制胱硫醚β合酶活性 （CBS）

03、异氟醚降低硫化氢破坏了海马体中的蛋白质硫巯基化水平

CBS代谢产物H₂S是大脑中重要的神经调节剂。研究团队通过硫巯基化修饰蛋白组学分析发现，异氟醚处理显著改变了小鼠海马体中蛋白的硫巯基化水平，共有484种肽硫巯基化上调、505种下调（图3c-e）。GO分析显示，其中73个肽相关基因富集于神经元功能相关过程，特别是突触可塑性和信号传导的调节，提示异氟醚可通过影响H₂S介导的蛋白过硫化，调控突触功能（图3f-g）。

图3 硫化氢还原（H₂S）破坏海马体中的蛋白质硫巯基化

文章小结

本研究采用小鼠异氟醚麻醉模型，结合行为学测试（恐惧记忆、旷场、高架迷宫）、硫巯基化修饰蛋白组学、电生理记录等多种方法，系统探究了异氟醚对认知功能的影响机制。结果表明，异氟醚通过直接抑制CBS活性，导致脑内同型半胱氨酸积累和硫化氢（H₂S）减少，进而干扰突触蛋白的巯基化修饰，抑制海马神经元的放电恢复，影响情境记忆的编码过程。H₂S诱导的蛋白质硫酸化是翻译后修饰的关键机制。外源补充H₂S或激活CBS可改善认知表现。研究揭示了CBS-H₂S通路在异氟醚诱导的认知功能恢复延迟中的关键作用，提示其为围手术期神经保护的潜在靶点。

拜谱小结

本研究构建了脑组织硫巯基化的整体图谱，阐明了其在异氟醚诱导的记忆缺陷中的关键作用；而特定蛋白的硫巯基化修饰仍有待深入研究，未来或可作为神经系统疾病治疗的新靶点。拜谱生物为该研究中提供了硫巯基化修饰蛋白组学检测分析服务。拜谱生物作为国内领先的多组学服务公司，深耕氧化还原修饰蛋白质组学领域多年，针对传统蛋白组学技术富集效率低、修饰类型少等问题，推出了棕榈酰化、亚硝基化、谷胱甘肽化、硫巯基化、次磺酸化、total氧化还原、游离巯基的七大修饰系列产品，构建了产品最全面、技术体系最成熟的半胱氨酸氧化还原系列修饰组学产品，助力发表高分文献，欢迎致电咨询！

参考文献

Xu F, Zhang P, Liu H, et al. Direct inhibition of cystathionine-β-synthase by isoflurane contributes to delayed neurocognitive recovery after isoflurane general anaesthesia in mice. Br J Anaesth. Published online June 6, 2025. doi:10.1016/j.bja.2025.03.044