多巴胺能觉醒通路对全身麻醉苏醒的调控作用及机制研究

The mechanisms of general anesthesia are incompletely understood, hence how to improve the process of recovery from general anesthesia becomes a critical clinical issue. Our previous work has shown that there exists similarity between propofol-induced anesthesia and natural sleep, and the dopaminergic sleep-arousal pathway may be involved in the recovery from general anesthesia. However, the underlying mechanism remains to be further elucidated. Based on our previous works, this proposal is designed to investigate the effects of activity change of dopaminergic neurons and dopamine D1 and D2 receptors on the behavior and brain neural network during the recovery period of general anesthesia induced by intravenous anesthetic propofol and inhaled anesthetic isoflurane，using DREADD (designer receptors exclusively activated by a designer drug), electroencephalogram and microinfusion. In addition, adopting in vivo and in vitro electrophysiological techniques, the role of dopaminergic neurons in ventral tegmental area and ventral periaqueductal grey, coupled with D1 and D2 receptors in the crucial arousal-promoting regions including prefrontal cortex and nucleus accumbens in the recovery from general anesthesia and the involved neurophysiological mechanisms will be deeply explored. This study will quest for a new research direction for mechanism of general anesthesia, and provide the reliable theoretical foundation to develop new agents for rapid recovery and improve recovery quality from general anesthesia for patients.

由于全身麻醉机制未明，如何使全身麻醉的苏醒过程更加快速、平稳成为了临床工作中的难点问题。我们的前期研究观察到丙泊酚麻醉与自然睡眠之间存在一定的相似性，而且全麻的苏醒过程可能涉及到多巴胺睡眠觉醒通路，但目前其中的具体机制却仍未被阐明。本研究拟在前期实验基础上，通过药物遗传学、脑电图、脑区微注射技术，观察多巴胺神经元和多巴胺D1、D2受体的活性变化对静脉麻醉药丙泊酚和吸入麻醉药异氟醚麻醉苏醒期大鼠行为学和脑神经网络活动的影响；在此基础上通过在体和离体电生理技术，深入探讨觉醒通路中腹侧被盖区和腹侧中脑导水管周围灰质中的多巴胺神经元，以及接受多巴胺能调控的关键促觉醒脑区前额叶皮层、伏隔核中D1和D2受体在全身麻醉苏醒过程中的调控作用及其神经生理机制。本项目将为全麻机制的研究寻找新的方向，同时也为研发全身麻醉快速催醒药以及提高全麻后患者的苏醒质量提供可靠的理论依据。

由于全身麻醉机制未明，如何使全身麻醉的苏醒过程更加快速、平稳成为了临床工作中的难点问题。我们的前期研究观察到丙泊酚麻醉与自然睡眠之间存在一定的相似性，而且全身麻醉的苏醒过程可能涉及到多巴胺睡眠觉醒通路，但目前其中的具体机制却仍未被阐明。.在此基础上，本课题：.1. 特异性毁损vPAG、VTA和黑质中的多巴胺能神经元，观察动物丙泊酚和异氟醚麻醉诱导和复苏时间以及期间皮层EEG的改变。结果发现三个核团中的多巴胺能神经元在静脉和吸入麻醉中都具有促进觉醒的作用。.2. 通过对vPAG进行光纤钙信号、微注射以及膜片钳研究，我们发现vPAG神经元活动随异氟醚麻醉导致的意识消失和恢复而相应改变，异氟醚主要通过多巴胺能神经元上表达的GABAA受体对其活性进行调控；丙泊酚可通过促进多巴胺神经元突触前GABA释放，抑制突触前谷氨酸释放，同时增加突触后GABAA受体的敏感性，而最终抑制vPAG中多巴胺能神经元活性并影响意识状态。.3. 通过光纤钙信号、微注射和膜片钳技术对NAc MSN神经元及其上表达的D1和D2受体的研究，发现NAc壳中的MSN活性随丙泊酚麻醉的苏醒而逐渐增强，证明了NAc中MSN的活性受到丙泊酚麻醉的调控；MSN上D1受体兴奋可促进丙泊酚和异氟醚麻醉的觉醒，其机制主要是激活突触前的D1受体可减少丙泊酚导致的突触前GABA释放，从而使MSN去抑制。此外，前额叶中的多巴胺能受体对全身麻醉的过程无明显影响。.4. 通过光遗传学技术发现VTA-NAc多巴胺通路具有促进全麻苏醒的作用。.本研究证明了脑内多巴胺能系统全面参与了全身麻醉的过程，且通过调控多巴胺能系统可以促进全身麻醉的觉醒，这为临床上防治全身麻醉后的苏醒延迟提供了新的思路。