新生大鼠疼痛刺激加重七氟烷麻醉后神经认知功能障碍：兴奋性GABAA受体的作用和机制

On December 14, 2016, the FDA issued a "Drug safety notice", pointing out that infants and young children exposed to general anesthetic or sedative under the age of 3 during perioperative period might affect the brain development. Our previous study and the other research papers showed that central excitatory GABAA receptor mediated the neonatal sevoflurane anesthesia-induced neurotoxicity in the rats. The central excitatory GABAA receptor is associated with the signal transduction of traumatic pain stimulus. We hypothesize “Neonatal pain stimulus could aggravate the sevoflurane anesthesia-induced neurocognitive dysfunction through the central excitatory GABAA receptor in the rats”. We will test hypotheses through the use of postnatal 6-8 (P6-8) SD rats and application of specific blocker for excitatory GABAA receptor, and by use of various detection methods for behaviors, molecular biology and brain electrophysiology. The present study will provide a new point of view from the reduction of pain stimulation on the effects of sevoflurane anaesthesia-induced cognitive dysfunction and design of safe anesthetic regimens for clinical practice to prevent and cure the postoperative cognitive dysfunction for infants and young children.

2016年12月14日，FDA发出的一项“药物安全通告”指出：3岁以下婴幼儿围术期使用全身麻醉药或镇静药，可能影响小儿大脑发育。我们前期研究及文献资料表明中枢兴奋性GABAA受体参与了新生大鼠七氟烷麻醉导致的大鼠神经系统毒性，而中枢兴奋性GABAA受体与创伤性疼痛刺激信号传导密切相关。我们假设“新生大鼠疼痛刺激可通过中枢兴奋性GABAA受体加重七氟烷麻醉后大鼠神经认知功能障碍”，拟通过使用生后6到8日SD大鼠，应用兴奋性GABAA受体特异性阻断剂，运用各种行为学检测方法、分子生物学检测手段及脑电生理检测技术验证假说，从而从减少疼痛刺激对七氟烷麻醉后神经认知功能影响的角度，设计安全的临床小儿麻醉方案，为小儿术后认知功能障碍的防治提供新思路。

围术期各种创伤性应激因素可能对小儿大脑发育及认知功能产生影响。婴幼儿围术期使用全身麻醉药，也可能影响小儿大脑发育。前期研究报道表明中枢兴奋性GABAA受体参与了新生大鼠七氟烷麻醉导致的大鼠神经系统毒性，而中枢兴奋性GABAA受体与创伤性疼痛刺激信号传导密切相关。本研究假设“新生大鼠疼痛刺激可通过中枢兴奋性GABAA受体加重七氟烷麻醉后大鼠神经认知功能障碍”，通过使用生后6到8日SD大鼠，应用兴奋性GABAA受体特异性阻断剂，运用各种行为学检测方法、分子生物学检测手段及脑电生理检测技术验证假说，从而从减少疼痛刺激对七氟烷麻醉后神经认知功能影响的角度，设计安全的临床小儿麻醉方案，为小儿术后认知功能障碍的防治提供新思路。本实验小组成功建立新生大鼠福尔马林疼痛刺激与七氟烷麻醉模型，并依据随机、对照、重复原则分为以下六组进行相关实验： Handling+O2组， Formalin+O2组， Handling+SEV组， Formalin+SEV组, Bumetanide+SEV组， Bumetanide+Formalin+SEV组。实验立足兴奋性GABAA受体的作用和分子机制，使用兴奋性GABAA受体特异性阻断剂Bumetanide，初步证明新生大鼠七氟烷麻醉可导致大鼠认知功能障碍，而福尔马林疼痛刺激可加重七氟烷麻醉后大鼠认知功能障碍，Bumetanide可显著降低疼痛对麻醉后认知功能障碍的加重效应(详见旷场实验结果Figure 1，高架十字迷宫实验结果Figure 2，条件性恐惧实验结果Figure 3、4)。实验结果表明疼痛刺激加重七氟烷麻醉后大鼠认知功能障碍与兴奋性GABAA受体有关。实验研究还显示新生儿七氟烷麻醉可显著增加大鼠血清皮质酮水平，而福尔马林疼痛刺激可大大加重七氟烷麻醉后大鼠血清皮质酮水平，Bumetanide可有效降低其加重效应。本实验同时验证了七氟烷致神经细胞凋亡作用，而疼痛刺激可大大加重七氟烷麻醉所致的神经细胞毒性，Bumetanide可显著降低其毒性加重效应。