文献解读：背侧纹状体在七氟烷和丙泊酚麻醉中的差异性调节作用

近日，复旦大学黄志力教授、王露副教授团队与北京协和医院黄宇光教授合作，在《British Journal of Anaesthesia》杂志上发表了题为“Striatal neurones expressing D1 dopamine receptors modulate consciousness in sevoflurane but not propofol anaesthesia in mice”的研究成果，揭示了背侧纹状体中D1型多巴胺受体神经元在七氟烷和丙泊酚麻醉中的差异性调节作用。

黄志力教授课题组长期聚焦基底神经节系统在睡眠觉醒和麻醉调控中的作用及机制研究，前期发现伏隔核（Nucleus accumbens, NAc）中表达D1型多巴胺受体（D1 dopamine receptor, D1R）阳性神经元在调控生理性觉醒和七氟烷麻醉诱导和苏醒中的作用及其神经环路机制，并在《Pharmacological Reviews》上发表长篇综述阐述睡眠-觉醒神经环路如何相互作用调控全身麻醉的诱导和苏醒。作为基底神经节的另一重要组成部分，课题组前期发现了背侧纹状体（Dorsal striatum, DS）D1R神经元在调控生理性觉醒及神经环路机制中的重要作用。然而，DS中D1R神经元在七氟烷和丙泊酚麻醉中的具体作用和机制仍不明确。本研究运用光纤钙信号记录、光遗传学和化学遗传学等先进技术，阐明了七氟烷和丙泊酚麻醉过程中DSD1R神经元的差异性调节作用。

研究人员首先通过光纤钙信号记录，发现七氟烷和丙泊酚麻醉均可抑制DSD1R神经元的活性（图1，图2），并且麻醉作用消退后，神经元活性逐渐恢复。

图1 七氟烷麻醉下DSD1R神经元的群体活动 

图2 丙泊酚麻醉下DSD1R神经元的群体活动

接着，利用光遗传学和化学遗传学的双向调控方法，结果如图3所示：使用470 nm蓝光激活DSD1R神经元可以使小鼠从七氟烷诱导的稳定麻醉状态和深度麻醉状态中觉醒，但对丙泊酚稳定麻醉和深麻醉下的小鼠意识状态并未产生改变（图4）。
 

图3 光遗传激活DSD1R神经元诱导小鼠从七氟烷稳定麻醉状态中苏醒 

图4 光遗传激活DSD1R神经元不影响小鼠丙泊酚深麻醉和稳定麻醉下的意识状态

此外，化学遗传学调控进一步表明，DSD1R神经元活性的改变能够影响七氟烷麻醉的诱导和苏醒速度（图5），但对丙泊酚麻醉的诱导和苏醒速度没有显著影响（图6）。
 

图5 化学遗传抑制DSD1R神经元增加小鼠七氟烷麻醉的敏感性

图6 化学遗传调控DSD1R神经元不影响小鼠丙泊酚麻醉的敏感性

图7主要研究结果示意图：化学遗传抑制DSD1R神经元可以加快小鼠七氟烷麻醉的诱导并延长麻醉苏醒时间，化学遗传激活则会加快七氟烷麻醉的苏醒时间，化学遗传调控对丙泊酚麻醉的诱导和苏醒时间均无显著影响。光遗传激活DSD1R神经元可以诱导小鼠从七氟烷稳定麻醉状态中苏醒，对处于丙泊酚稳定麻醉状态的小鼠则无效应。

该研究揭示了七氟烷和丙泊酚麻醉中背侧纹状体D1型多巴胺受体神经元的差异性调节作用，为理解全身麻醉药物在神经环路层面的作用机制差异提供了新的理论依据。这项研究为进一步探索静脉麻醉药物与吸入麻醉药物之间的机制差异提供了重要线索。

原文链接：doi: 10.1016/j.bja.2024.10.049.

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