血清素细胞推快麻醉恢复,诱导时间却基本不变
DRN血清素细胞在异氟烷麻醉时活动下降,停药后回升。增强或抑制其活动,可双向改变脑电爆发抑制和翻身反射恢复;受体药理结果提供了另一层线索。
麻醉结束,动物重新翻正身体,看上去只是一次动作恢复,背后却可能有促觉醒系统重新参与。2021年5月11日发表于 CNS Neuroscience & Therapeutics 的研究,将目光放到背侧中缝核(DRN)的血清素细胞。小鼠实验显示,这群细胞在异氟烷麻醉时活动降低,麻醉减退时重新活跃;改变其活动,会影响麻醉维持期脑电和翻身反射恢复,却没有显著改变失去翻身反射所需时间。进入与退出同一种状态,呈现出并不对称的调节。
DRN血清素细胞激活降低爆发抑制比例、缩短翻身反射恢复时间,抑制则相反;两者均未显著改变诱导时间。大鼠药理实验支持血清素及5-HT1A、5-HT2C信号参与,但具体下游仍未确定。
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麻醉时安静下来,恢复前先回升
DRN是脑内重要的血清素来源,参与睡眠、清醒和多种状态调节。研究首先看到,异氟烷麻醉后,DRN血清素细胞中带有活动相关标记Fos的比例减少。这个终点观察,提示细胞群在麻醉中处于不同的活动状态。
连续钙记录补上了时间轴:麻醉开始后,群体信号逐渐降低;停止麻醉药吸入后,信号重新上升,而且早于翻身反射恢复。它并不只是记录到动物重新活动后的响应,而是捕捉到行为恢复之前的活动回归。钙信号与Fos分别提供动态和终点证据,方向彼此一致。
来源:Li A et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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脑电中的静默片段,也随细胞活动改变
在麻醉维持期,脑电可出现较活跃的爆发与低活动的抑制片段交替。爆发抑制比例(BSR)描述记录中抑制片段所占的比例,是观察麻醉相关脑活动的一项指标。它与行为反射共同描述脑状态的不同侧面,让两类证据彼此补充。
增强DRN血清素细胞活动,BSR降低;抑制这群细胞,BSR上升。双向变化说明,这群细胞不仅随麻醉状态一起改变,也能反过来调节维持期的脑电表现。这一步证据落在麻醉维持期的电活动模式,后续行为检验再转向反射恢复。
来源:Li A et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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影响恢复,却不显著改变进入麻醉的速度
行为检验进一步区分两个阶段:失去翻身反射用于描述诱导,重新获得翻身反射用于描述恢复。增强DRN血清素细胞活动后,恢复时间缩短,但诱导时间未显著改变;抑制活动则延长恢复,诱导仍未显著改变。
这组不对称结果很关键。它让问题从“这群细胞能否对抗麻醉”变成更具体的“它们怎样参与退出麻醉”。翻身反射是可观察的行为终点,指向运动与觉醒状态的恢复环节,而不等于已经测量了完整的意识内容。
来源:Li A et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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从细胞转向递质,证据来自另一种动物
血清素细胞还可能共同释放其他递质,因此改变细胞活动,并不自动等同于只改变血清素。团队在大鼠中补充递质和受体药理实验,发现外源血清素在部分受测条件下缩短翻身反射恢复时间,较低受测水平没有显著效应。
5-HT1A受体激活与阻断分别使恢复加快与减慢。联合激活5-HT2A/2C的受测结果也偏向加快恢复;随后比较中,5-HT2C阻断延缓恢复,5-HT2A阻断却未见显著改变。几类其他受体的受测药理条件同样没有显著恢复效应。
来源:Li A et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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受体的细胞效应不同,网络结果却可能相近
5-HT1A与5-HT2C受体并不通过完全相同的细胞过程工作。前者常与抑制性细胞效应相连,后者的调节性质不同,但整张网络最后出现的恢复方向可以相似。抑制一个促睡眠节点,和增强一个促觉醒节点,都可能把状态推向相近方向。
这是作者讨论的可能解释。当前药理结果尚未把受体作用定位到某一类下游细胞,也没有直接连接起“DRN激活—特定靶区受体—反射恢复”的完整链条。不同投射群体怎样分工,仍是机制中需要补上的部分。原文讨论还提到,以往睡眠研究指向5-HT2A的促觉醒效应,而本研究相应拮抗比较未显著改变麻醉恢复。睡眠与麻醉共享部分系统,却未必共享每一层受体分工。
一项研究,拆开三个相互关联的层面
小鼠的细胞活动、维持期脑电和翻身反射,大鼠的受体药理,共同支持DRN血清素系统参与异氟烷麻醉恢复。它们分别回答状态如何变化、活动能否影响状态、哪些递质信号可能参与;相互支持,也保留各自的测量范围。
从这一角度看,恢复并非仅是麻醉作用逐渐消退的被动过程,促觉醒细胞也能改变恢复进程。至于共同释放递质的贡献、各投射靶区的作用,以及其他麻醉状态是否沿用相同组织方式,这项研究尚未逐一检验。