咪唑安定影响斑马鱼少突胶质细胞发育的机制研究

The neurotoxicity of general anaesthetics to the developing brain has raised a great deal of concerns during the past decades. Many studies reported that early exposure to general anaesthetics causes widespread neuronal apotosis and long-term behavioral abnormalities in young animals. Clinical studies also reported abnormal behavior and impaired learning abilities in child after receiving general anaesthesia in their early life. However, those studies focused on the neurotoxicity of general anaesthetics, but besides neurons, there are also many other cell types in brain. Oligodendrocyte is one of those cells and is tightly associated with neuronal development, so it will be significant to study the effect of general anaesthetics on oligodendrocytes. The current project is based on our previous project on celecoxib and zebrafish heart development. We are using transgenic zebrafish, in which oligodendrocytes are labled with GFP, to study if midazolam treatment would affect oligodendrocytes development. We will study differentiation, proliferation and migration of oligodendrocytes by confocal-microscope-based live imaging. In further study we will use antisense-morpholino-based gene knocking down and western blot to dissect the underlying mechanism of midazolam-induced effect. Our study will provide new insights of general anaesthetics-induced neurotoxicity on early childhood and provide basic research clue and theoretical basis for next-generation anaesthetics.

全麻药对中枢神经系统的损伤是近年来研究的热点，已有许多动物实验报道幼年动物暴露于全麻药会引起神经元大量凋亡和长时间的行为学异常。临床研究也表明：婴幼儿早期接受全麻后可导致行为学改变和学习能力下降。这些研究都集中在麻醉药对神经元发育的影响，而大脑中除了神经元还有各种胶质细胞，如少突胶质细胞，其与神经元的发育密切相关。所以研究全麻药对少突胶质细胞的发育具有重要意义。基于我们之前用斑马鱼在体研究塞来昔布副作用的基础上，本项目继续用标记少突胶质细胞的转基因斑马鱼研究咪唑安定对少突胶质细胞及髓鞘发育的影响。我们拟采用共聚焦显微镜在活体上实时观察少突胶质细胞的分化，增殖和迁移过程；进一步利用反义吗啉环寡聚核苷酸敲减基因及western blot等技术探讨咪唑安定影响少突胶质细胞及髓鞘发育的机制。本研究将为全麻药对幼年动物中枢神经系统损伤提供新的认识以及为新一代麻醉药的开发提供基础研究依据。

全麻药物的问世极大推动了外科学及整个医学的进步和发展。目前全球每年近2亿人因手术需要使用麻醉药物，每年有数百万人次的患儿接受全身麻醉。然而许多动物实验报道幼年动物暴露于全麻药会引起神经元大量凋亡和长时间的行为学异常，临床研究也表明：婴幼儿早期接受全麻后可导致行为学改变和学习能力下降。因此，全麻药对婴幼儿神经系统发育的影响已经成为全球公共卫生问题，引发了公众及国内外同行对这一敏感性问题的关注。但目前这些研究都集中在麻醉药对神经元发育的影响，而大脑中除了神经元还有各种胶质细胞，如少突胶质细胞，其与神经元的发育密切相关。本项目利用荧光蛋白标记少突胶质细胞的转基因斑马鱼筛选对少突胶质细胞发育影响的全麻药物。通过本项研究，我们发现临床常用全麻药咪达唑仑早期暴露会减少斑马鱼脊髓背侧区少突胶质细胞的数目。而其他麻醉药如氯胺酮、依托咪酯对少突胶质细胞的发育没有影响。同时，我们的研究进一步发现咪达唑仑引起脊髓背侧区少突胶质细胞数目减少可能与减少少突胶质细胞的增殖和迁移有关，而与凋亡无关。结合少突胶质细胞的功能，我们发现咪达唑仑影响了神经元髓鞘的发育和相应的生理功能，如降低了斑马鱼 M 细胞神经元动作电位的传导速度和 M 细胞介导的逃跑反应。最后, 我们研究还发现咪达唑仑影响少突胶质细胞的发育是通过激活TSPO受体起作用的，而不依赖于GABAA受体。.本研究首次在活体动物上研究全麻药对少突胶质细胞和髓鞘发育的影响，通过基因敲减和细胞移植等各种先进的实验方法证明了咪达唑仑对少突胶质细胞和髓鞘发育的影响及其机制。本研究为全麻药对幼年动物中枢神经系统损伤提供新的认识以及为新一代麻醉药的开发提供基础研究依据。