蓝斑核-中央内侧丘脑-皮质通路调控丙泊酚麻醉苏醒的机制研究

Locus coeruleus is the major source of norepinephrine in the brain and projects noradrenergic fibers to the central medial thalamic nucleus (CMT). Our previous study showed that microinjection of exogenous norepinephrine into the CMT can accelerate the recovery of propofol anesthesia in rats and induce cortical EEG activation. These results suggest that the noradrenergic transmission system in CMT may be involved in modulating emergence from propofol anesthesia. Therefore, the present study intends to investigate whether locus coeruleus (LC) can modulate the recovery of propofol anesthesia by affecting LC-cortical pathway. The purpose of this study is ① to explore the role of LC-CMT-cortical pathway in regulating the recovery of propofol anesthesia in mice by using behavioral and electrophysiological techniques; ② to elucidate the neurophysiological mechanism that modulates the recovery of propofol anesthesia from the receptor, synapse and transmitter’s level, using techniques of chemogenetics, patch clamp, microdialysis, and so on. The purpose of this study is to provide a new idea for the study of the mechanism of unconsciousness and recovery induced by general anesthesia.

蓝斑核是大脑内去甲肾上腺素的主要来源，且发出去甲肾上腺素能神经纤维投射至中央内侧丘脑。前期研究发现中央内侧丘脑核团微注射外源性去甲肾上腺素可以加速丙泊酚麻醉大鼠苏醒，并引起皮层EEG激活，提示中央内侧丘脑去甲肾上腺素传输系统可能参与调控丙泊酚麻醉苏醒。因此，本项目拟探讨蓝斑核是否通过影响中央内侧丘脑-皮质通路，从而调控丙泊酚麻醉苏醒。本项目：①拟通过行为学和电生理技术明确蓝斑核-中央内侧丘脑-皮质通路在调控丙泊酚麻醉小鼠苏醒中的作用；②借助化学遗传学、膜片钳以及微透析等技术，从受体、突触和递质水平阐明该通路影响丙泊酚麻醉苏醒的神经生理学机制。其目的在于为全身麻醉致意识消失与苏醒机制研究提供新思路，为新型促全身麻醉苏醒药物的研发提供理论和实验支持。

项目背景：.蓝斑核是大脑内去甲肾上腺素的主要来源，且发出去甲肾上腺素能神经纤维投射至中央内 侧丘脑。前期研究发现中央内侧丘脑核团微注射外源性去甲肾上腺素可以加速丙泊酚麻醉大鼠苏醒，并引起皮层EEG激活，提示中央内侧丘脑去甲肾上腺素传输系统可能参与调控丙泊酚麻醉苏醒。因此，本项目拟探讨蓝斑核是否通过影响中央内侧丘脑-皮质通路，从而调控丙泊酚麻醉苏醒。.主要研究内容、结果和关键数据：.1.丙泊酚麻醉组相较于清醒组CMT神经元c-Fos蛋白表达明显下降；苏醒组较麻醉组有所增加；.2.丙泊酚麻醉期，CMT核团神经元钙活动明显被抑制；麻醉苏醒期，CMT核团神经元钙活动显著增强；.3.LC中神经元以TH神经元为主，CMT中VGLUT2神经元为主；.4.丙泊酚麻醉中，CMT-Glu能神经元钙活动被抑制；而丙泊酚苏醒后，CMT-Glu能神经元钙活动增高；.5.特异性毁损CMT-Glu能神经元减慢丙泊酚麻醉的行为觉醒，且麻醉期δ波增加，α波、γ波减少；化学遗传学 技术和光遗传激活 CMT-Glu能神经元均加速丙泊酚麻醉小鼠的行为觉醒，且麻醉期δ波减少和α波、γ波增加；化学遗传学 技术和光遗传抑制CMT-Glu能神经元减慢丙泊酚麻醉小鼠的行为觉醒，且麻醉期δ波增加；.6.丙泊酚麻醉中，CMT-Glu递质释放减少；而麻醉苏醒后，CMT-Glu递质释放增加；.7.化学遗传学激活LCTH-CMT通路缩短了丙泊酚麻醉苏醒的RORR时间，脑电δ波减少，β、γ波增加，化学遗传学抑制LCTH-CMT通路可延长了丙泊酚麻醉苏醒的RORR时间，脑电δ波增加，θ波、α、β和γ波减少。此外，光遗传学激活或抑制LCTH-CMT通路产生与化学遗传激活或抑制相似的行为学及脑电结果；.8.CMT处局部注射酚妥拉明和艾司洛尔行为学上均表现为延长了丙泊酚麻醉苏醒时间（即RORR）,皮层脑电结果则显示：与生理盐水组相比，酚妥拉明组δ波、θ波增加（P＜0.05），γ波减少（P＜0.05），α波、β波则无明显变化，艾司洛尔组δ波明显增加（P＜0.01），γ波减少（P＜0.05），θ波、α波、β波则无明显变化。.本研究证实了LC-CMT通路参与调解全身麻醉过程，该通路是LC维持觉醒的通路之一，LC释放的NE可能通过作用于CMT上α、β受体从而发挥促进丙泊酚麻醉觉醒效应。