La chirurgia e l'anestesia possono indurre una risposta infiammatoria nel sistema nervoso centrale, causando danni e disfunzioni neuronali, portando infine alla comparsa della POCD.

① I disturbi del sonno possono promuovere l'espressione del complemento C3 e C5 nell'ippocampo, attivare la microglia e sovraregolare i fattori proinfiammatori, peggiorando così la neuroinfiammazione. I fattori proinfiammatori possono anche promuovere l’apoptosi cellulare e la fagocitosi dei neuroni.

②La neuroinfiammazione può regolare in modo inverso il processo del sonno e influenzare le molecole endogene regolatrici del sonno (come l'adenosina per regolare l'omeostasi del sonno e le citochine per promuovere il sonno con movimenti non rapidi), e le due formano un circolo vizioso di feedback positivo.

La deprivazione del sonno preoperatoria può indurre risposte infiammatorie dell’ippocampo e compromettere le capacità cognitive nei topi anziani. L'anestesia con sevoflurano sottoregola l'espressione del recettore γ attivato dal proliferatore del perossisoma nell'ippocampo, causando neuroinfiammazione e portando al declino cognitivo nei topi OSA.

Ciò suggerisce che i disturbi del sonno, la chirurgia e l’anestesia svolgono un ruolo nello sviluppo della POCD innescando la neuroinfiammazione, suggerendo che i principali fattori scatenanti della neuroinfiammazione possono fungere da potenziali bersagli per prevenire la POCD.

A causa dell’elevato consumo basale di ossigeno e dei bassi livelli di antiossidanti del cervello, il sistema nervoso è suscettibile allo stress ossidativo e l’ippocampo POCD mostra cambiamenti nel danno da stress ossidativo come un aumento delle specie reattive dell’ossigeno (ROS).

I disturbi del sonno possono causare uno squilibrio tra gli effetti ossidativi e antiossidanti, portando allo stress ossidativo. I mitocondri svolgono un ruolo centrale in questo, producendo ROS che causano danni, mentre i ROS mitocondriali possono anche regolare gli stati di sonno-veglia. Una maggiore espressione di geni antiossidanti riduce il tempo di sonno e la riduzione dei livelli di ROS favorisce la veglia.

L’interazione tra disturbi del sonno e stress ossidativo può causare cambiamenti patologici legati alle funzioni cognitive, come la deposizione di β-amiloide, e partecipare al processo POCD. La riduzione dello stress ossidativo dell’ippocampo può migliorare la funzione cognitiva postoperatoria nei ratti privati ​​del sonno.

La deposizione patologica di proteine ​​cerebrali (come la proteina Aβ e tau) è una caratteristica patologica chiave di varie malattie di deterioramento cognitivo. La deposizione di Aβ svolge un ruolo importante nella POCD e può essere utilizzata come biomarcatore del liquido cerebrospinale per prevedere l'insorgenza della POCD.

I disturbi del sonno possono interferire con la clearance dell’Aβ e favorirne l’accumulo. Al contrario, l’accumulo di Aβ può anche peggiorare i disturbi del sonno. Il disturbo del sonno sullo sfondo del POCD e il meccanismo auto-rinforzante della deposizione di Aβ necessitano di ulteriori verifiche.

L'iperfosforilazione della proteina tau è coinvolta nella patogenesi della PoCD. La privazione del sonno e i disturbi del ciclo sonno-veglia aumentano i livelli di proteina tau nel cervello. I topi portatori di proteina tau patologica mostrano cambiamenti nei modelli di sonno.

Il sistema linfoide è responsabile dell'eliminazione dei composti neurotossici dal cervello. I farmaci anestetici e l'infiammazione sistemica postoperatoria hanno un effetto inibitorio sulla sua funzione. La stabilizzazione dello stato acuto dell'acquaporina può migliorare il sistema linfatico e alleviare i sintomi della POCD.

I disturbi del sonno possono anche danneggiare il drenaggio linfoide, regolare l’espressione dell’AQP4 e influenzare il comportamento cognitivo.