脂肪乳通过调节BDNF-TrkB/p75NTR逆转布比卡因致脑中枢神经毒性的作用机制

The mechanism of bupivacaine induced neurotoxicity related to imbalancing the excitatory amino acids (EAA) and inhibitory amino acid (IAA), recent years Lipid emultion (LE) is an effective rescue therapy for the neurotoxicity induced by BPV, but the positive mechanisms are still unclear. Our previous study showed that, LE induced neuroprotection is associated with suppressing EAA release and increasing IAA release, as well as increasing the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expression. This study bases of the hypothesis that LE reverses BPV-induced neurotoxicity by modulating the BDNF binding to its receptors of TrkB and p75NTR, activating the downstream signal pathway PI3K/Akt, balancing the concentration of EAA and IAA. TrkB and p75NTR RNAi technology are going to be used to observe the effect of LE act on BPV-induced neurotoxicity, then the patch clamp technology combined agonist and antagonist of NMDA and GABA receptors to assure how LE reverse the neurotoxicity caused by BPV. The final goal is to verify the hypothesis we mentioned above at different levels, find out the exact effect target and direction of LE in reversing the neurotoxicity caused by BPV.

布比卡因（BPV）神经毒性作用机制与脑内兴奋性氨基酸(EAA)与抑制性氨基酸(IAA)失衡有关，近年来脂肪乳（LE）是逆转BPV神经毒性的有效治疗药物，但具体作用机制不清。我们前期研究发现，LE可通过抑制EAA释放，相对使IAA释放增加，并使脑源性神经营养因子（BDNF）表达增多。因此我们推测：“LE通过调节BDNF使之与其相应受体TrkB及p75NTR结合，激活下游信号通路PI3K/Akt，平衡EAA及IAA含量，进而逆转BPV神经毒性”。本课题首先沉默TrkB及p75NTR基因，观察LE对BPV神经毒性的影响；进而通过给予PI3K/Akt抑制剂，拟证明LE发挥作用的下游信号级联；最后通过NMDA和GABA受体激动剂和拮抗剂，采用膜片钳技术研究LE救治BPV神经毒性的效应靶点。本课题首次从在体、离体、细胞、分子水平上探讨LE逆转BPV神经毒性的作用机制，为BPV神经毒性的防治提供理论依据

布比卡因（BPV）是一种经典的长效酰胺局麻药，用于周围神经阻滞和椎管内麻醉，在临床上效果令人满意，但如果不慎进入体循环引起全身毒性（LAST）成为严重的临床问题。BPV的中枢神经系统毒性较心脏毒性出现更早，且中毒剂量低于致心脏毒性的剂量，中枢神经系统毒性典型表现是惊厥发作，与中枢神经兴奋-抑制系统失衡有关。海马是与局麻药惊厥发生和发展关系密切的区域之一。谷氨酸和γ-氨基丁酸（GABA）分别是脑内发挥兴奋性及抑制性功能主要的神经递质。谷氨酸受体介导的微型兴奋性突触后电流（mEPSCs）和GABA 受体介导的微型抑制性突触后电流（mIPSCs），是相应神经递质与突触后膜的受体结合引起突触后膜的去极化，神经突触后膜产生兴奋的电生理表现。对局麻药中枢神经系统毒性的研究表明，麻醉剂抑制突触轴突的生长，减弱神经冲动的传导，从而削弱突出的正常生理功能，研究神经细胞突触电流的变化让我们对脂肪乳（LE）如何改变BPV诱导的中枢神经系统毒性在突触的水平有了更清晰的认识。本研究通过评价BPV对大鼠海马神经元 mEPSCs 和mIPSCs的影响，并阐述了BPV引起的中枢神经系统毒性对海马兴奋性和抑制性突触后传递的影响，确定LE通过上述过程逆转BPV所致的中枢神经系统毒性。我们发现BPV产生中枢神经系统毒性的机制与降低大鼠海马神经元mIPSCs 的频率有关。LE能增加GABA介导的大鼠海马神经元在BPV诱导的CNS毒性过程中的电流和释放频率，通过平衡大脑中的兴奋性和抑制性神经传递，逆转了BPV诱导的兴奋性氨基酸的中枢神经系统毒性，因此LE可能对治疗惊厥也有临床应用价值。本研究从离子通道水平上探讨脂肪乳逆转布比卡因神经毒性的作用机制，为布比卡因神经毒性的防治提供理论依据。