5-HT及其受体在异氟烷麻醉—觉醒调节中的作用及机制

发布时间：2017-05-09 18:13

  本文关键词：5-HT及其受体在异氟烷麻醉—觉醒调节中的作用及机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自1846年乙醚被成功应用于手术麻醉起,才真正诞生了现代意义上的手术外科学。在其后的100多年间,多种新型麻醉药物相继问世。时至今日,全球每年有近2亿人接受不同类型的手术治疗,其中的绝大多数都需要接受麻醉,麻醉的使用范围越来越广。然而,全麻药物是如何发挥麻醉效应,实现可逆性意识消失(Loss of Consciousness,LOC)的,却一直未得到合理解释。这一问题已成为外科麻醉界和神经科学界一个倍受关注的研究课题。2005年Science杂志更是将“How do general anesthetics work?”列入了当今人类亟待解决的125个重要科学问题之一。已有研究证实,在中枢神经系统尤其是大脑中,存在多个与全麻机制相关的神经递质系统,包括被广泛认为促麻醉和睡眠的GABA能系统和促麻醉觉醒的orexin能系统,然而这两个系统是如何相互作用的至今仍不清楚。5-羟色胺(5-HT)是一种单胺类神经递质,存在于胃肠道嗜铬细胞、血小板和中枢神经系统中,在中枢由5-HT能神经元合成。以往实验已证明5-HT在生理睡眠与觉醒中发挥重要作用,但是对5-HT究竟是促睡眠还是促觉醒,目前还没有一致结论,我们分析可能和5-HT不同亚型的受体作用有关,但是目前这方面还没有系统的研究。另外,5-HT在麻醉-觉醒机制中的作用尚未被研究,本实验试图通过对5-HT及其受体的研究,观察其在全身麻醉特别是苏醒过程中的作用,并初步探索其作用机制。实验1目的:通过侧脑室注射的方法观察5-HT及其受体在异氟烷麻醉-觉醒调控中的作用。方法:雄性SD大鼠(体重250-280g),按随机分组法分为14组(I-XIV,n=6)。在2%戊巴比妥40-60mg/kg腹腔麻醉下,将微注射套管埋置于侧脑室,并在颅骨表面固定。大鼠在术后休息5天后隔天进行一次异氟烷麻醉-觉醒实验。将大鼠置入翻转麻醉箱并给予1.5%的异氟烷麻醉,记录麻醉诱导时间(翻正反射消失时间)。麻醉诱导成功后第15min,同一组大鼠前后三次实验分别随机给予5μL saline或两种不同剂量的同一种5-HT/受体激动剂或拮抗剂(具体给药试剂及剂量见表2),泵注时间5min。麻醉30min后(即给药结束10 min后)停止异氟烷吸入,观察大鼠翻正反射恢复时间,即异氟烷的麻醉觉醒时间。结果:I组动物侧脑室注射0.5umol 5-HT后异氟烷麻醉的觉醒时间缩短(P0.05),II组动物侧脑室注射20μg 5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT后异氟烷麻醉觉醒时间显著缩短(P0.01),III组动物侧脑室注射50μg 5-HT 1A受体拮抗剂WAY100635后,异氟烷麻醉觉醒时间延长(P0.001)。VI组动物侧脑室注射5μg 5-HT 2A/C受体激动剂DOI后麻醉觉醒时间也缩短(P0.05),VIII组动物侧脑室注射25μg 5-HT 2C受体拮抗剂RS102221后麻醉觉醒延迟(P0.05),其余组动物侧脑室给予5-HT 1B、2A、3A、6、7型受体激动剂和拮抗剂后对异氟烷麻醉觉醒无明显影响(P0.05)。实验2目的:通过Pef区微注射5-HT 1A受体激动剂和拮抗剂研究其在异氟烷麻醉-觉醒调控中的作用和机制。方法:2.1观察Pef区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠诱导和觉醒时间的影响:SD大鼠(250-280g)随机分为I、II两组(n=6),先在Pef区放置微注射套管。5天后每组各进行三次异氟烷麻醉觉醒实验,异氟烷吸入开始后先观察诱导时间,大鼠翻正反射消失时间为诱导时间。而后,在麻醉15 min后I组动物侧脑室随机注射0.3μL saline、0.6或1.2μg 5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT,II组动物侧脑室随机注射0.3ul saline、1.5或3.0μg 5-HT 1A受体拮抗剂WAY10635,观察觉醒时间,翻正反射恢复时间为觉醒时间。2.2 Pef区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠脑电的影响:SD大鼠(250-280g)被随机分为I-III三组(n=6),先进行脑电监测电极及Pef核团微注射套管埋置术,5天后进行脑电观察实验。将电极接入脑电检测仪,记录10min清醒状态脑电波后,将大鼠放入0.75MAC异氟烷的翻转箱40min后,I组Pef注射5μL saline,II组注射5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT 1.2μg,III组注射5-HT 1A受体拮抗剂WAY100635 3.0μg,继续记录脑电波30min,比较给药前后10min期间脑电图的变化。2.3 Pef区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠神经元Fos表达的影响:SD大鼠(250-280g)被随机分为I-IV四组(n=6),实验前在Pef核团行微注射套管埋置术,5天后I组大鼠心腔注射10%KCL处死后多聚甲醛灌注取脑。II、III、IV接受1.5%异氟烷麻醉第15 min后Pef分别注射0.3ul saline、1.2μg 5-HT 1A受体激动剂8-OHDPAT和3.0μg 5-HT 1A受体拮抗剂WAY100635,麻醉第30min甲醛灌注取脑。所有脑块切片后进行orexin和c-Fos免疫荧光双标染色,以观察Pef区域Orexin神经元的活化状态。2.4 Pef区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠血中orexin水平的影响:SD大鼠(250-280g)被随机分为I-III三组(n=6),先行Pef核团微注射套管埋置术,5天后进行放射免疫实验。大鼠用1.5%异氟烷进行麻醉,仰卧固定于动物手术台,将微注射管置入套管中。麻醉第15min三组分别泵入0.3μL saline、1.2μg8-OH-DPAT和3.0μg WAY 100635。于翻正反射消失时、麻醉第30min各从股静脉抽取2ml静脉血。提取血清后进行放射免疫实验,测血清中orexin含量。结果:Pef给予1.2μg 5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT使异氟烷麻醉觉醒时间明显延长(P0.001),而给予1.5μg和3.0μg 5-HT 1A受体拮抗剂WAY100635均使麻醉觉醒时间缩短(P0.05,P0.001)。1.2μg 8-OH-DPAT可使脑电波的δ波明显减少,出现暴发性抑制,并使Pef区域c-FOS阳性orexin神经元数目比盐水组明显减少(P0.05),外周静脉血中Orexin含量降低(P0.05),3.0μg WAY100635对0.75MAC异氟烷麻醉状态下的大鼠的脑电波没有明显影响,但是可以使c-Fos阳性的Orexin神经元数目增多(P0.05)、外周血Orexin含量升高(P0.05),产生与8-OH-DPAT相反的作用。实验3目的:探索VLPO区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉觉醒时间的影响及其机制。方法:3.1 VLPO区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠觉醒时间的影响:SD大鼠(250-280g)被随机分为I、II两组(n=6),实验前先在VLPO区埋置微注射套管。5天后每组各进行三次异氟烷麻醉觉醒实验。从异氟烷吸入开始,观察动物的麻醉诱导时间。大鼠翻正反射消失时间为诱导时间。麻醉后15 min后I组动物VLPO区注射0.3μL saline、0.6或1.2μg 5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT,II组动物VLPO区注射0.3μL saline、1.5或3.0μg 5-HT 1A受体拮抗剂WAY10635,观察大鼠的觉醒时间。翻正反射恢复时间为觉醒时间。3.2 VLPO区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠脑电的影响:SD大鼠(250-280g)被随机分为I、II、III三组(n=6),脑电监测电极及VLPO核团微注射套管埋置术,5天后进行脑电观察实验。将电极接入脑电检测仪,记录10min清醒状态脑电波,将大鼠放入0.75MAC异氟烷的翻转箱40min。随后5min内,I组Pef注射5μL saline,II组注射5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT 1.2μg,III组注射5-HT1A受体拮抗剂WAY100635 3.0μg,继续记录脑电波30min,比较给药前后10min脑电波变化记录给药前后脑电图变化。3.3 VLPO区注射5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉大鼠GABA神经元Fos表达的影响:SD大鼠(250-280g)被随机分为I-IV四组(n=6),实验前在VLPO核团行微注射套管埋置术,5天后I组大鼠心腔注射10%KCL处死后多聚甲醛灌注取脑。II、III、IV接受1.5%异氟烷麻醉第15 min后VLPO分别注射0.3μL saline、1.2μg5-HT 1A受体激动剂8-OHDPAT和3.0μg 5-HT 1A受体拮抗剂WAY100635,麻醉第30min甲醛灌注取脑。所有脑块切片后进行GABA和c-Fos免疫荧光双标染色,以观察VLPO区域GABA神经元的活化状态。结果:VLPO区注射1.2μg 5-HT 1A受体激动剂8-OH-DPAT后,异氟烷麻醉觉醒时间明显缩短(P0.05),而注射3.0μg其拮抗剂WAY100635使麻醉觉醒时间延长(P0.05)。另外,8-OH-DPAT可以使0.75MAC异氟烷麻醉下的大鼠脑电波的δ波明显减少,出现类觉醒波,甚至发生觉醒的行为学表现。3.0μg WAY100635对大鼠脑电波形没有明显影响。免疫荧光试验结果尚未完成。小结:本研究中我们通过三个步骤的实验,首先证明了侧脑室注射5-HT的总体效应是促进异氟烷麻醉大鼠的觉醒,并证明其作用可能是通过其1A和2C受体产生的;其次,和我们预想的结果相反,我们发现Pef区orexin神经元的5-HT 1A受体兴奋,反而抑制了麻醉觉醒;最后,我们证明5-HT可以通过5-HT 1A受体,抑制VLPO区GABA能神经元的活动,而促进麻醉觉醒。以上结果反映了5-HT在脑内不同核团作用的复杂性,为全麻机制的网络学说提供了新的资料。
【关键词】：异氟烷 5-羟色胺 食欲素 麻醉觉醒调节 EEG
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R614
【目录】：

• 缩略语表5-7
• 中文摘要7-12
• ABSTRACT12-18
• 前言18-20
• 文献回顾20-28
• 实验一 侧脑室微注射 5-HT及其受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉觉醒的影响28-37
• 1 材料28-29
• 1.1 动物28
• 1.2 药品与试剂28-29
• 1.3 主要仪器29
• 2 方法29-33
• 2.0 实验设计29-30
• 2.1 微注射套管的定位埋置和固定30
• 2.2 异氟醚麻醉和翻正反射观察方法30-32
• 2.3 微注射部位的组织学验证32-33
• 3 结果33-37
• 实验二PEF微注射 5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉觉醒的影响37-47
• 1 材料37-38
• 1.1 动物37
• 1.2 药品与试剂37-38
• 1.3 主要仪器38
• 2 方法38-42
• 2.1 Pef微注射 5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉觉醒的影响38-39
• 2.2 脑电波变化的监测与记录39-40
• 2.3 orexin神经元免疫荧光双标染色40-41
• 2.4 血中orexin含量的放射测定41-42
• 3 结果42-47
• 实验三VLPO微注射 5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂对异氟烷麻醉觉醒的影响47-55
• 1 材料47-48
• 1.1 动物47
• 1.2 药品与试剂47
• 1.3 主要仪器47-48
• 2. 方法48-49
• 2.1 VLPO微注射 5-HT 1A受体激动剂/拮抗剂观察异氟烷麻醉觉醒时间48-49
• 2.2 脑电波变化的监测与记录49
• 2.3 GABA神经元免疫荧光双标染色49
• 3 结果49-51
• 4 讨论51-55
• 小结55-57
• 参考文献57-66
• 个人简历和研究成果66-67
• 致谢67

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