丘腦皮層環(huán)路HCN離子通道和GABAA受體參與丙泊酚全麻效應及機制研究研究背景:全麻藥物的作用機制一直是亟待解決的重要科學問題。近年的研究表明,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,尤其是大腦皮層和丘腦,廣泛表達的一種超極化激活的鉀離子通道,HCN離子通道,可能與傳統(tǒng)的GABAA受體共同參與靜脈麻醉藥物的全麻效應,但是兩者對靜脈麻醉藥物的麻醉效應的影響以及其兩者之間是否存在相互作用尚不清楚。目的:首先明確HCN通道以及GABAA受體在小鼠大腦皮層及丘腦的表達,其次通過藥理學方法觀察HCN通道阻斷劑ZD-7288和GABAA受體激動劑GABA對丙泊酚誘導小鼠失去翻正反射的影響,明確兩者對丙泊酚全麻效應的影響以及探討兩者是否存在相互作用,方法:C57/BL6雄性小鼠,體重22±2g,采用RT-PCR的方法檢測小鼠皮層和丘腦中HCN離子通道和GABAA受體的表達,行為學檢測采用尾靜脈注射丙泊酚誘導小鼠失去翻正反射(lossofrightingreflex,LORR)的方法,計算正常情況下小鼠LORR時丙泊酚的半數(shù)有效劑量(medianeffectiveconcentration,EC50),隨后觀察比較側腦室注射不同劑量的HCN通道阻斷劑ZD-7288以及GABAA受體激動劑GABA對丙泊酚誘導小鼠LORREC50的影響,同時觀察側腦室單獨注射ZD-7288和GABA時對小鼠LORR的影響,使用藥理學方法評估HCN通道與GABAA受體相互之間的作用,免疫共沉淀方法檢測HCN通道與GABAA受體的共沉淀情況。結果:HCN1、HCN2通道顯著表達于小鼠大腦皮層及丘腦,而HCN3和HCN4通道表達量較低。側腦室注射不同的劑量的ZD-7288(0～50μg)可以使丙泊酚誘導的小鼠LORR的EC50劑量顯著降低;在側腦室注射不同劑量的GABA(0～150μg)時,觀察到了相同的現(xiàn)象,GABA可以顯著降低丙泊酚誘導的小鼠LORR的EC50劑量。更加有趣的是,側腦室單獨使用ZD-7288(50μg)和GABA(150μg)同樣可以誘導小鼠LORR,表明側腦室注射ZD-7288或者GABA可以模擬丙泊酚誘導的全麻效應。同時,使用藥理學的方法證實,HCN離子通道和GABAA受體對于小鼠LORR具有協(xié)同作用,免疫共沉淀結果提示在大腦皮層以及丘腦HCN1、HCN2通道與GABAA受體均存在共表達現(xiàn)象。結論:丙泊酚誘導小鼠LORR的全麻效應與HCN離子通道與GABAA受體密切相關,HCN離子通道與GBAAA受體在丙泊酚誘導小鼠的全麻效應中具有協(xié)同作用。研究背景:隨著對全麻原理研究的深入,發(fā)現(xiàn)全麻藥物在微觀分子水平的作用與其宏觀作用存在很多不一致性。最新的研究表明腦電活動的變化與全麻效應有關,尤其是全麻藥物對低頻腦電的影響被認為與全麻效應關系密切。HCN通道與GABAA受體被認為是參與低頻腦電產(chǎn)生的重要媒介,但確切機制尚不明確。目的:通過描記動物腦電圖,觀察丙泊酚、HCN離子通道阻斷劑和GABAA受體激動劑對低頻腦電活動尤其是慢波振蕩的影響,分析HCN離子通道和GABAA受體在丙泊酚引起的腦電慢波振蕩(<1Hz)的作用。方法:首先,為明確靜脈注射丙泊酚對小鼠腦電活動的影響,成年C57/BL6,體重22±2g,使用頭皮下埋入金屬電極的方法,分別于小鼠大腦額葉部位植入一枚金屬電極,枕葉部位植入兩枚金屬電極,其中一枚電極為參比電極。尾靜脈注射丙泊酚后,迅速連接腦電記錄系統(tǒng),觀察小鼠腦電活動的變化。隨后,觀察側腦室注射HCN通道的阻斷劑ZD-7288與GABAA受體的激動劑GABA對丙泊酚引起小鼠腦電圖變化的影響。最后,探討ZD-7288和GABA各自對小鼠腦電圖的影響以及同時作用時小鼠腦電活動的變化。結果:尾靜脈注射丙泊酚呈劑量依賴性地顯著增強小鼠的腦電慢波振蕩,側腦室注射ZD-7288或GABA可顯著增強丙泊酚引起的腦電慢波振蕩。側腦室注射單獨注射ZD-7288或GABA也可誘導小鼠出現(xiàn)腦電慢波振蕩增強的現(xiàn)象,并呈劑量依賴性。通過分析比較側腦室注射誘導小鼠失去翻正反射的EC50劑量的ZD-7288和GABA對小鼠腦電慢波振蕩的影響,表明丙泊酚增強小鼠腦電慢波振蕩的效應源于HCN通道與GABAA受體的協(xié)同作用。結論:靜脈注射丙泊酚均可誘導小鼠出現(xiàn)腦電慢波振蕩,側腦室注射HCN通道阻斷劑ZD-7288以及GABAA受體激動劑GABA顯著增強這種效應。HCN離子通道和GABAA受體共同參與丙泊酚引起小鼠出現(xiàn)的腦電慢波振蕩。研究背景:全麻藥物誘導的全麻狀態(tài)被認為與腦電活動的變化有關,其中起源于丘腦皮層環(huán)路的腦電慢波振蕩與全麻狀態(tài)相關性最高。HCN通道和GABAA受體在丘腦皮層環(huán)路中的各類神經(jīng)元中廣泛表達,在調(diào)控丘腦皮層環(huán)路中的信號傳遞中具有重要作用。但是,其具體如何調(diào)控丘腦皮層環(huán)路的信號傳導尚不清楚。目的:明確HCN通道與GABAA受體在丘腦皮層環(huán)路中的細胞定位;觀察丙泊酚、ZD-7288和GABA對丘腦皮層環(huán)路中的皮層錐體神經(jīng)元與丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元的靜息膜電位、膜輸入阻抗、興奮性突觸后電流(EPSC)和抑制性突觸后電流(IPSC)的影響,同時檢測它們對皮層錐體神經(jīng)元和丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元之間信號傳遞的影響。并分析HCN通道和GABAA受體歸功于其中的作用。方法:運用免疫熒光技術,標記HCN通道與GABAA受體在丘腦皮層環(huán)路中的細胞定位;采用全細胞膜片鉗記錄的方法,分別記錄小鼠皮層第V層錐體神經(jīng)元以及丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元的靜息膜電位、膜輸入阻抗、興奮性突觸后電流和抑制性突觸后電流,并觀察丙泊酚,ZD-7288和GABA對這些指標的影響。同時采用電刺激技術,刺激丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元,在皮層錐體神經(jīng)元記錄刺激誘發(fā)的突觸后電流,并觀察丙泊酚、ZD-7288和GABA對其的影響。結果:HCN1、HCN2通道與GABAA受體在皮層第V層錐體神經(jīng)元和丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元廣泛共表達;丙泊酚、ZD-7288和GABA可顯著增加皮層第V層錐體神經(jīng)元和丘腦網(wǎng)狀核神經(jīng)元的的靜息膜電位,升高膜輸入阻抗,同時增強抑制性突觸后電流的頻率與幅值。而丙泊酚、ZD-7288和GABA對興奮性突觸后電流的影響不大。采用電刺激技