小型豬復合麻醉劑及其頡頏劑對大鼠不同腦區(qū)PI3K-Akt-mTOR信號通路的影響.pdf

1、小型豬作為實驗動物模型被廣泛應用在人類解剖學、生理學、生物化學、疾病發(fā)生機理和異種器官移植供體等方面的研究。小型豬的麻醉和催醒是保證相關(guān)領(lǐng)域科研工作順利進行的必要保證，基于此本課題組經(jīng)過系列科學試驗研制出小型豬復合麻醉劑(XFM)和小型豬特異性麻醉頡頏劑。上個世紀在全麻機理研究中脂質(zhì)學說占具著重要地位，但隨著麻醉機理研究的不斷深入蛋白質(zhì)學說及基因?qū)W說的不斷發(fā)展與完善，研究發(fā)現(xiàn)麻醉后一些快表基因出現(xiàn)表達量的改變，提示著基因變化與麻醉藥效之

2、間存在著積極的聯(lián)系;同時又研究發(fā)現(xiàn)GABA受體及編碼該受體蛋白的基因與全身麻醉有著密切的關(guān)系，因此從蛋白質(zhì)及基因角度對麻醉及催醒機理的研究越來越為重要。
　　PI3K/Akt及其下游激酶P70S6K細胞信號轉(zhuǎn)導通路是一條經(jīng)典的信息傳遞通路，通路中的關(guān)鍵分子Akt是細胞損傷后存活的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盡管對PI3 K/Akt信號通路的研究多集中在對器官或組織缺血后損傷的保護方面，但有研究發(fā)現(xiàn)PI3K不僅能夠影響細胞內(nèi)鈣庫釋放Ca2+從而影響細

3、胞內(nèi)鈣離子水平，還能夠間接性地被α2腎上腺素受體激活。因此，為了全面了解小型豬特異性麻醉頡頏劑催醒XFM麻醉的中樞作用機制，更好地指導臨床用藥，本實驗利用分子生物學技術(shù)，從PI3K/Akt信號通路入手，研究小型豬復合麻醉劑及其特異性頡頏劑對PI3K/Akt信號通路的關(guān)系，明確該通路在XFM麻醉與催醒中的交互作用機制。
　　本研究中采用78只Wistar大鼠，隨機分為麻醉組（AG組）(n=30)、催醒劑組（W組）(n=18)和麻醉后

4、催醒組（AW組）(n=30)。麻醉組(AG組)又隨機均分為5個亞組，分別為麻醉對照組（CG1組）、麻醉后翻正反射消失即刻組（AG1組）、麻醉后翻正反射消失1h（AG2組）、自然蘇醒翻正反射恢復（AG3組）和自然蘇醒翻正反射恢復（AG4組）;催醒劑組（W組）又隨機均分為3個亞組，分別為催醒對照組（CG2組）、注射頡頏劑后5分鐘(W1組)和注射頡頏劑后1h(W2組);麻醉后催醒組(AW組)又隨機均分為5個亞組，分別為催醒對照組（CG3組）、

5、早期催醒Ⅰ組(AW1組)、早期催醒Ⅱ組（AW2組）、晚期催醒Ⅰ組（AW3組）和晚期催醒Ⅱ組（AW4組），每個亞組大鼠6只。各實驗組大鼠腹腔注射小型豬復合麻醉劑或小型豬特異性麻醉頡頏劑，分別在個時間點斷頭，采集大腦，分離大腦皮層、丘腦、海馬、腦干及小腦。腦組織樣品經(jīng)過處理后，利用熒光定量PCR技術(shù)測定樣品中PI3K/Akt信號通路及下mTOR和P70S6K mRNA轉(zhuǎn)錄水平，利用Western B lot技術(shù)測定通路中蛋白表達量，研究小型

6、豬復合麻醉劑及其特異性頡頏劑對大鼠不同腦區(qū)PI3K/Akt信號通路蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄的影響，試驗結(jié)果如下:
　　1.小型豬復合麻醉劑及其特異性頡頏劑對PI3K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄的影響
　　小型豬復合麻醉劑明顯激活大鼠腦內(nèi)大腦皮層、海馬、丘腦內(nèi)PI3K蛋白表達和mRNA轉(zhuǎn)錄，蛋白水平和mRNA轉(zhuǎn)錄變化較為一致;單獨注射小型豬特異性麻醉頡頏劑能夠明顯抑制大腦皮層、海馬及腦干內(nèi)PI3K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄;使用小型豬特異

7、性麻醉頡頏劑催醒XFM麻醉大鼠后，大鼠腦內(nèi)大腦皮層、海馬及腦干內(nèi)PI3K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄受到顯著抑制，表明小型豬復合麻醉劑的全麻作用可能與誘導特定腦區(qū)PI3K蛋白及mRNA表達有關(guān)，小型豬特異性麻醉頡頏劑的催醒作用可能與其在特定腦區(qū)逆轉(zhuǎn)XFM對PI3K的誘導激活有關(guān)。
　　2.小型豬復合麻醉劑及其特異性頡頏劑對Akt蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄的影響
　　大鼠腦內(nèi)大腦皮層、海馬、腦干內(nèi)Akt蛋白表達和mRNA轉(zhuǎn)錄在麻醉后顯著

8、升高，且蛋白表達與mRNA轉(zhuǎn)錄存在一定相關(guān)性;單獨注射小型豬特異性麻醉頡頏劑明顯抑制海馬及腦干內(nèi)Akt蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄;使用小型豬特異性麻醉頡頏劑催醒XFM麻醉大鼠后，大鼠腦內(nèi)海馬及腦干內(nèi)Akt蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄受到顯著抑制，表明小型豬復合麻醉劑的全麻作用可能與誘導特定腦區(qū)Akt蛋白及mRNA表達有關(guān)，小型豬特異性麻醉頡頏劑的催醒作用可能與其在特定腦區(qū)逆轉(zhuǎn)XFM對PI3K的誘導激活有關(guān)。
　　3.小型豬復合麻醉劑及其特異

9、性頡頏劑對mTOR蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄的影響小型豬復合麻醉劑明顯激活大鼠腦內(nèi)大腦皮層、海馬內(nèi)mTOR蛋白表達和mRNA轉(zhuǎn)錄;頡頏劑能夠明顯抑制海馬及丘腦內(nèi)mTOR蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄;使用小型豬特異性麻醉頡頏劑早期催醒XFM麻醉大鼠后，大鼠腦內(nèi)大腦皮層、海馬及腦干內(nèi)PI3K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄受到顯著抑制，晚期催醒、海馬、丘腦內(nèi)mTOR蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄受到顯著抑制表明小型豬復合麻醉劑的全麻作用可能與誘導特定腦區(qū)mTOR蛋白及

10、mRNA表達有關(guān)，小型豬特異性麻醉頡頏劑的催醒作用可能與其在特定腦區(qū)逆轉(zhuǎn)XFM對mTOR的誘導激活有關(guān)。
　　4.小型豬復合麻醉劑及其特異性頡頏劑對P70S6K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄的影響
　　小型豬復合麻醉劑明顯激活大鼠腦內(nèi)大腦皮層、丘腦、腦干內(nèi)P70S6K蛋白表達和mRNA轉(zhuǎn)錄，小型豬特異性麻醉頡頏劑能夠明顯抑制海馬及丘腦內(nèi)P70S6K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄;使用小型豬特異性麻醉頡頏劑催醒XFM麻醉大鼠后，大鼠腦內(nèi)大腦皮

11、層、丘腦內(nèi)PI3K蛋白表達及mRNA轉(zhuǎn)錄受到顯著抑制，表明小型豬復合麻醉劑的全麻作用可能與誘導特定腦區(qū)P70S6K蛋白及mRNA表達有關(guān)，小型豬特異性麻醉頡頏劑的催醒作用可能與其在特定腦區(qū)逆轉(zhuǎn)XFM對P70SK的誘導激活有關(guān)。
　　綜上所述:
　　(1)小型豬復合麻醉劑麻醉對PI3K/Akt信號通路及下游信號分子具有一定的激活作用，這種激活在大鼠大腦皮層、海馬，特定腦區(qū)較為明顯，這可能是該通路參與麻醉作用的靶位之一。

12、　　(2)小型豬特異性麻醉頡頏劑能夠抑制大鼠腦內(nèi)對PI3K/Akt信號通路及下游信號分子，對腦內(nèi)海馬區(qū)及丘腦區(qū)信號通路及下游信號分子的抑制作用較為明顯，頡頏劑催醒效能的發(fā)揮可能是通過抑制PI3K/Akt信號通路來實現(xiàn)的。
　　(3)小型豬復合麻醉劑與頡頏劑對PI3K/Akt信號通路及下游分組的作用相反，這可能是小型豬復合麻醉劑及其頡頏劑的交互作用機制之一，但頡頏劑未能完全拮抗麻醉劑對大鼠腦內(nèi)PI3K/Akt信號通路及下游分子的激活