《Orexin通过调节伏隔核与额叶皮层通讯促进异氟醚麻醉觉醒》

推荐 为解决orexin在全身麻醉觉醒中的作用机制不明的问题，研究人员开展了orexin对伏隔核（NAc）神经元活动及与前额叶皮层通讯影响的研究。结果表明orexin通过激活D1R+神经元恢复NAc与前额叶皮层通讯促进觉醒，为麻醉觉醒机制研究提供新思路。

　　

论文解读
在现代医学领域，全身麻醉是一种常见且至关重要的医疗手段，广泛应用于各类手术及医疗检查中。然而，全身麻醉的作用机制至今尚未完全明晰，尤其是从麻醉状态到觉醒状态的转变过程，涉及复杂的神经生理机制。其中，orexin这种神经肽在全身麻醉觉醒过程中扮演着关键角色，但其具体的作用机制仍存在诸多谜团。为深入了解这一机制，中国科研人员开展了相关研究。

研究人员聚焦于orexin在伏隔核（NAc）中的作用，伏隔核作为orexin能神经元的下游靶点，在意识调节中发挥着重要作用。他们旨在探究orexin如何通过调节伏隔核来促进异氟醚麻醉后的觉醒，以及这一过程中涉及的神经回路和电生理机制。

为开展研究，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，采用光纤光度法（fibre photometry）追踪异氟醚麻醉及觉醒过程中orexin能传入活动的变化。其次，利用光遗传学（optogenetics）技术研究orexin能传入对伏隔核的影响。再者，运用神经药理学（neuropharmacology）方法评估受体机制。此外，还结合光遗传学和在体电生理学（in vivo electrophysiology）评估orexin对伏隔核神经元放电及伏隔核与前额叶皮层通讯的影响。样本来源于雄性和雌性小鼠，实验过程严格遵循相关伦理准则和操作规范。

研究结果如下：

• Orexin能传入在伏隔核的活动特性：通过光纤光度法发现，在异氟醚麻醉期间，伏隔核中的orexin能传入活动显著降低，而在觉醒恢复过程中则增加。同时，orexin传感器强度在麻醉期间也显著下降，在觉醒恢复时增加，且在D1R⁺神经元中，RORR时orexin传感器强度增加，但在D2R⁺神经元中无此变化。这表明伏隔核中的orexin能传入在清醒时处于活跃状态，且与异氟醚诱导的意识丧失相关，可能参与调节伏隔核在异氟醚麻醉觉醒过程中的作用。
• 光遗传学激活orexin能传入的作用：在Hcrt - Cre小鼠中进行光遗传学实验，验证了光遗传学参数的有效性，并确认了orexin能神经元与随机伏隔核神经元之间的功能连接。结果表明，光遗传学激活伏隔核中的orexin能传入可延长诱导时间，缩短觉醒时间，并显著降低1.4 vol%异氟醚麻醉期间的爆发抑制比（BSR），而抑制orexin能传入则对诱导时间和觉醒时间无显著影响，也不影响BSR。这说明激活伏隔核中的orexin能传入足以促进异氟醚麻醉后的觉醒。
• 微注射orexin - A的效果：通过向伏隔核内微注射orexin - A和orexin - B，发现只有orexin - A能显著延长诱导时间，缩短觉醒时间，并降低BSR。同时，微注射SB（orexin - 1受体拮抗剂）可缩短诱导时间，延长觉醒时间，但不影响BSR，而TCS - OX2 - 29（orexin - 2受体拮抗剂）对诱导时间、觉醒时间和BSR均无显著影响。这表明orexin - A通过作用于orexin - 1受体介导了伏隔核中orexin能传入在异氟醚麻醉觉醒过程中的促觉醒作用。
• Orexin - A对神经元的作用：利用RNAscope原位杂交技术发现，88.15%的伏隔核D1R⁺神经元表达orexin - 1受体，24.04%表达orexin - 2受体，而D2R⁺神经元中orexin受体表达较低。向D1R⁺神经元灌注orexin - A可增加其动作电位频率，表明orexin主要通过orexin - 1受体激活伏隔核D1R⁺神经元。
• 异氟醚麻醉对神经通讯的影响及光遗传学激活的作用：采用双病毒遗传系统和在体电生理学研究发现，异氟醚麻醉会抑制伏隔核神经元放电以及伏隔核与前额叶皮层的通讯，表现为伏隔核D1R⁺和D1R^?神经元放电频率降低，局部场电位（LFP）和脑电图（EEG）的delta带功率增加，高频带功率降低，以及伏隔核LFP与前额叶皮层EEG的相干性在低频带增加，高频带降低。而光遗传学激活伏隔核中的orexin能传入可增加D1R⁺神经元放电频率，改变EEG和伏隔核LFP的功率谱，并增加theta带和alpha带的伏隔核LFP与前额叶皮层EEG相干性。

研究结论和讨论部分具有重要意义。研究表明，伏隔核中的orexin能传入在清醒时活跃，其激活可促进异氟醚麻醉后的觉醒，这一过程可能由orexin - A作用于orexin - 1受体介导，主要通过激活D1R⁺神经元实现。同时，orexin能调节伏隔核与前额叶皮层的通讯，影响麻醉状态下的神经活动。这些发现为深入理解全身麻醉的觉醒机制提供了新的视角，有助于开发更有效的麻醉觉醒调控策略，对临床麻醉实践具有重要的指导意义。此外，研究还揭示了伏隔核在意识状态转换中的重要作用，为进一步探索神经环路与意识的关系奠定了基础。