研究表明破坏性影响麻醉对大脑细胞连接是暂时的

少年老鼠的大脑细胞的研究表明,常用的麻醉药物的影响在脑细胞之间的连接都是暂时的。

这项研究发表在本周出版的《华尔街日报》《公共科学图书馆•综合》,是由生物学家在加州大学圣地亚哥和威尔康奈尔医学院在纽约应对问题,因多个研究人类在过去的十年里,露出孩子一般麻醉剂可能增加他们对长期认知和行为障碍,如学习障碍。

估计有六百万名儿童,其中包括150万名婴儿,在美国接受手术需要全身麻醉,每年至少有两个现在正在进行大规模的临床研究,确定儿童和成人的潜在风险。

“因为这些程序是不可避免的在大多数情况下,重要的是要理解的机制与大脑发育的潜在毒性的麻醉剂,和成人的大脑,“雪莱Halpain说,加州大学圣地亚哥分校的生物学教授和再生医学的桑福德财团,联席主管调查。“因为临床研究尚未完成,临床前研究,如我们需要定义不同的麻醉药对大脑结构和功能的影响。”

从手术现在“有关注关于认知功能障碍和anesthesia-how这些影响永久或缓慢可逆非常有争议,“休Hemmings说道,小椅子的麻醉学威尔康奈尔和其他研究的资深作者。“有人建议最近一些麻醉的影响可能比此前认为的更加持久。尚不清楚残留影响手术后由于手术本身,或住院和服务员创伤,药物和压力或结合这些问题。”

然而,他补充说,“有证据表明,一些手术后延迟或持久的认知效果并不主要是由于麻醉本身,但更重要的是,脑部炎症而引起的手术。但这还不清楚。”

生物学家研究的团队之一,最常用的麻醉剂,醚的导数叫做“异氟烷维持麻醉手术期间使用。

“先前的研究在培养神经元和完整的啮齿动物的大脑提供了证据表明暴露在麻醉剂可能呈现神经元更容易通过这一过程被称为凋亡的细胞死亡,“Halpain说。“虽然明显的细胞死亡肯定是一种解释任何持久的神经认知全身麻醉的后果,我们假设可能有其他的细胞机制,破坏神经回路而不诱导细胞死亡本身。”

这样的一个机制,她补充说,被称为“synaptotoxicity。”In this mechanism of neural-circuit disruption, the "synapses," or junctions between neurons, become weakened or shrink away due to some factor that injures the neurons locally along their axons (the long processes of neurons that transmit signals) and dendrites (the threadlike extensions of neurons that receive nerve signals) without inducing the neurons themselves to die.

在加州大学圣地亚哥分校的实验由Jimcy Platholi, Halpain的实验室的一位博士后研究员现在在威尔康奈尔,科学家们使用神经元从胚胎大鼠的海马,哺乳动物的一部分前脑必不可少的编码新收购的记忆和确保短期记忆转化为长期记忆。研究人员培养这些大脑细胞在实验室菜三个星期,使神经元时间成熟,开发密集的突触连接网络和“树突棘”专业结构,突出从树突和中介活动的神经网络至关重要。

“从动物研究证据表明新树突棘的出现和现有刺在规模扩张在学习和记忆,“Halpain解释道。“因此,树突棘的总体数量和大小可以深刻影响神经网络的力量。因为神经网络活动背后所有的大脑功能,树突棘数量和形状的变化可以影响认知和行为”。

使用神经元在文化,而不是完整的动物的大脑,让生物学家把突触在高空间分辨率的图像使用技术称光荧光显微镜和共聚焦成像。他们还使用延时显微观察结构变化在个人在接触异氟烷的树突棘。卡尔·赫罗德Hemmings实验室的研究助理,该研究的作者之一,进行图像分析。

”成像人类大脑突触的这种级别的细节与今天的技术是不可能的,它仍然是非常具有挑战性的,即使在实验室啮齿动物,“Halpain说。“是很重要的,我们进行我们的研究使用啮齿动物神经元在培养皿中,这样我们就可以真正深入到亚细胞和分子细节的麻醉剂是如何工作的。”

研究人员想知道短暂的接触异氟烷是否会改变树突棘的数量和大小,所以他们应用麻醉培养鼠细胞浓度和持续时间(60分钟)在手术过程中经常使用的。

“我们观察到可检测减少树突棘的数量和形状在短短10分钟,“Halpain说。“不过这脊椎麻醉后损失和收缩是可逆的文化中被淘汰了。”

“我们的研究是可靠的,这一影响并非不可逆转,这符合已知的临床效果,“Hemmings说道。“在大多数情况下,我们发现影响是可逆的。”

“我们清楚地看到一个他这非常显著的影响树突棘从使用这种药物是可逆的,这表明它不是毒性作用,但更相关药理作用的药物,”他补充道。“连接我们发现异氟烷的认知效果需要更详细的分析。”

团队计划跟进与未来的研究实验探究异氟烷的分子机制和持久的后果对神经元突触的影响并为手术检查其他常用的麻醉剂。