胆碱能神经系统在全身麻醉诱发发育早期中枢神经元毒性中的作用及机制

During the development of central nervous system, cholinergic system is involved in the proliferation, survival and differentiation of neurons, the formation of stageⅡspontaneous rhythmic electrical activity, the activation of the silent synapse of glutamatergic neurons and the conversion of GABAergic neurons from excitation to inhibition. Our previous study found that general anesthetics can inhibit the spontaneous rhythmic electrical activity of stage II, and lead to neuronal apoptosis during development period. We further hypothesized that general anesthetics may activate the apoptotic signaling pathway and contribute to neuronal toxicity through interfering with the cholinergic system and inhibiting its biological effects. Our preliminary explorations have demonstrated that general anesthetics inhibited acetylcholine currents in developing neurons. To further verify this hypothesis, we used the neonatal rat retina as a model to dissect the roles and mechanisms of cholinergic system in general anesthetics-induced neuronal apoptosis during the development, which may provide novel insights and potential targets for the treatment of anesthesia-induced neurotoxicities in the developing central nervous system.

在动物中枢神经系统发育期，胆碱能系统参与神经元的增殖、存活和分化，调控II期自发性节律性电活动的产生，谷氨酸能神经元沉默突触的激活及GABA能神经元由兴奋转为抑制等重要的生理活动。我们前期研究发现，全身麻醉药可抑制 II期自发性电活动的产生，并导致发育期神经元凋亡的增加，提示全身麻醉药可能通过干扰胆碱能神经系统，抑制胆碱能系统的相关生物学效应，进而激活凋亡信号通路，导致神经元毒性的产生。我们的预实验结果也证实，全身麻醉药可抑制发育期神经元乙酰胆碱通道电流。为进一步证实该假设，本项目采用全身麻醉药诱导发育早期动物视网膜神经元凋亡的模型，研究胆碱能系统在全身麻醉诱发的发育早期神经元凋亡中的作用与机制，为全身麻醉引起的中枢神经系统毒性的预防和治疗提供新的思路和可能的靶点。

全身麻醉药致发育期神经元毒性的机制尚不清楚。在动物中枢神经系统的发育期，胆碱能神经系统参与神经元的增殖、存活和分化，调控II期自发性节律性电活动的产生。我们前期研究中发现，全身麻药可抑制发育期神经元乙酰胆碱通道电流，提示全身麻醉药可能通过干扰胆碱能系统，激活相关信号通路，导致神经元毒性的发生。在此基础上，采用全麻药诱导发育早期SD大鼠视网膜神经元凋亡的模型，首先阐明了氯胺酮对不同发育阶段视网膜自发性节律性电活动及神经元凋亡的影响，结果发现视网膜神经元的正常发育过程中存在着生理性凋亡，且凋亡存在明显的年龄依赖性，在P7-9天达到高峰。氯胺酮可逆性阻断P0-P9天大鼠视网膜自发性节律性电活动，非可逆阻断P10-P12大鼠视网膜自发性节律性电活动。进一步研究发现阻断nAChR可以阻断P0-P7天大鼠视网膜自发性节律性电活动，部分阻断P8-P9天大鼠视网膜自发性节律性电活动；阻断nAChR引起的凋亡与氯胺酮致视网膜神经元凋亡程度相似，激动nAChR可缓解氯胺酮致视网膜神经元凋亡的发生。这一结果提示胆碱能受体参与氯胺酮致发育期视网膜神经元凋亡的发生，可能与氯胺酮阻断II期视网膜神经节细胞自发性网路神经电活动有关。为进一步研究nAChR哪些亚型参氯胺酮致神经元凋亡的发生，结果发现α7和β2亚型选择性受体阻断剂MLA和NDNI明显增加P7天大鼠视网膜节细胞层神经元凋亡的发生，且两种阻断剂联合使用的效果与氯胺酮效果相近。同时该研究还发现，通过应用胆碱酯酶抑制剂加兰他敏（Glantamine）抑制乙酰胆碱的水解，增加内源性乙酰胆碱的含量能明显改善氯胺酮所致视网膜神经节细胞的凋亡。该研究为全身麻醉药致发育期神经元毒性的预防和治疗提供了新的思路和靶点。