综述:从神经毒性到神经保护:重新思考靶向GABAA 受体的麻醉剂

【字体: 时间:2025年06月15日 来源:Cell Biology and Toxicology 5.3

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  这篇综述系统探讨了靶向γ-氨基丁酸A型受体(GABAA Rs)的麻醉剂在脑发育关键期(BGS)的双重作用:通过干扰GABA能/谷氨酸能系统平衡、破坏脑源性神经营养因子(BDNF)信号等机制诱发神经毒性,同时揭示神经活性固醇(NAS)等新型药物通过调节钙通道、增强BDNF释放等途径展现的神经保护潜力。文章强调精确调控麻醉方案对保护神经发育的重要性。

  

在脑发育的暴发期(BGS),大脑经历着神经发生、突触形成和神经网络建立的动态过程。这一时期的高度可塑性使大脑对麻醉药物特别敏感,尤其是靶向γ-氨基丁酸A型受体(GABAA
Rs)的静脉麻醉剂。

神经毒性机制的多重奏鸣

麻醉药物通过复杂机制干扰神经发育。在新生儿皮层中,钠-钾-氯共转运体1(NKCC1)的高表达形成去极化氯离子梯度,使GABA能信号呈现兴奋性。随着大脑成熟,钾-氯共转运体2(KCC2)逐渐取代NKCC1,实现GABA功能从兴奋性到抑制性的转变。丙泊酚等GABAA
R激动剂通过增加NKCC1表达或抑制KCC2成熟,破坏兴奋/抑制(E/I)平衡,导致神经元过度兴奋和认知功能障碍。

这些药物还显著影响脑源性神经营养因子(BDNF)信号。BDNF作为神经发育的关键调节因子,最初以前体蛋白proBDNF形式合成,经蛋白水解加工转化为成熟形式mBDNF。麻醉剂如丙泊酚会减弱BDNF及其受体TrkB的信号传导,导致突触支架蛋白PSD95表达减少,损害突触可塑性。同时激活的p75NTR
/RhoA/ROCK通路增加了proBDNF与mBDNF的比例,破坏神经营养因子信号稳态。

神经胶质细胞的"三重奏"

麻醉剂对发育中大脑的影响不仅限于神经元,还广泛涉及神经胶质细胞:

小胶质细胞被激活后释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)等促炎因子,驱动神经炎症反应。星形胶质细胞功能受损导致BDNF分泌不足,间接影响神经元存活。少突胶质细胞则因凋亡增加而影响髓鞘形成,丙泊酚暴露后其凋亡率可达59%,是神经元的两倍。

氧化应激与内质网压力的恶性循环

麻醉药物诱导肌醇1,4,5-三磷酸(IP3
)受体过度激活,导致胞浆Ca2+
水平显著升高,同时耗尽内质网钙储备。这种钙稳态破坏引发线粒体功能障碍,活性氧(ROS)过量产生,进一步损害细胞能量代谢,最终触发凋亡信号通路。七氟烷等药物还通过PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路引发内质网应激,加剧神经毒性。

神经活性固醇的防护盾牌

与传统麻醉剂不同,神经活性固醇(NAS)展现出独特的神经保护特性:

虽然同为GABAA
R调节剂,NAS如alphaxalone和CDNC24即使在超治疗浓度下也不会引发神经凋亡。它们通过抑制T型钙通道(特别是Cav3.1)减少突触前GABA释放,维持神经活性平衡。同时激活孕烷X受体(PXR)促进BDNF分泌,通过TrkB受体激活MEK/ERK、PI3K/AKT等信号通路,抑制ROS产生,减轻线粒体功能障碍。

临床转化之路

临床随机对照试验显示,髋关节置换术中使用alphaxalone的患者术后认知表现更好,血浆BDNF水平显著高于丙泊酚和七氟烷组。右美托咪定(DEX)等α2
肾上腺素受体激动剂通过DNMT3a-miR-377-5p-Arc轴和ERK1/2-CREB-BDNF信号通路发挥神经保护作用,但需注意其剂量依赖性效应。

未来展望需要整合MRI、弥散张量成像等技术,结合炎症因子、BDNF等生物标志物分析,建立针对不同发育阶段的标准化麻醉方案。抗氧化剂、钙通道阻滞剂等干预策略,以及环境刺激和功能训练等非药物方法,都可能成为保护神经发育的有效手段。

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