Пропофол

Пропофол (2,6-диизопропил фенол) является производным алкил фенола, растворенным в липидной эмульсии. Этот препарат потенцирует эффект ГАМК в ЦНС, индуцируя фосфорилирование ? субъединиц ГАМК A комплекса рецептора, вызванное тирозин киназой [72]. Несмотря на то, что существует спор относительно применения пропофола у детей [73, 74], этот препарат обычно назначается детям младшего возраста, включая новорожденных [75, 76]. Селективная токсичность пропофола на ГАМК-эргические нейроны, а не на астроглиальные клетки, уже была показана в агрегированных культурах клеток мозгового пузыря у плодов крысы [77]. Кроме того, в двух современных исследованиях мы обеспечили морфологические доказательства потенциально вредных эффектов пропофола на дифференцировку нейронов и их выживание. С помощью первичных культур коры головного мозга новорожденной крысы мы показали, что пропофол вызывает доза-зависимую потерю развивающихся ГАМК-эргических нейронов, хотя выживание других типов клеток, например, олигодендроцитов и астроцитов, не нарушалось [78].

Для дальнейшего объяснения влияния низких, но клинически значимых концентраций пропофола, на развитие структуры дендритов мы использовали преимущества нашей ранее описанной модели in vitro ГАМК-эргических промежуточных нейронов, полученных из субвентрикулярной зоны [59]. С помощью этой модели мы показали, что пропофол вызывал гибель ГАМК-эргических нейронов в концентрациях 50 мкг/мл или более. Хотя пропофол не инициирует гибель клеток в более низких концентрациях, концентрация этого препарата менее 1 мкг/мл значительно изменяла несколько аспектов развития дендритов, а воздействие в течение 4 часов приводило к длительному снижению роста дендритов [79]. В отличие от дифференцирующихся нейронов, мы не нашли доказательства нейротоксичных эффектов пропофола на 3-недельные органотипичные слои культуры гиппокампа [78]. В соответствии с этими данными в серии предварительных экспериментов мы не наблюдали неблагоприятных эффектов даже при высоких концентрациях (> 50 мкг/мл) пропофола, когда этот препарат применялся на 3-недельных первично диссоциированных культурах коры, содержащих нейроны с высоко дифференцированной структурой дендритов. Таким образом, возможно, что потенциальные нейротоксические эффекты пропофола зависят от стадии развития, на которой есть воздействие на нейроны. Эти результаты представили дальнейшие аргументы в защиту предположения, что незрелые нейроны особенно чувствительны к анестетикам [40].

Мидазолам

Подобно пропофолу, мидазолам также действует на рецепторный комплекс ГАМК A и широко используется у детей как в целях анестезии, так и для седации [80]. В нашем текущем исследовании in vitro мы нашли, что эффекты мидазолама на дифференцирующиеся ГАМК-эргические нейроны отличается от эффектов пропофола [79]. Хотя, как описано выше, низкие концентрации пропофола оказывают негативное влияние на развитие дендритов, даже высокие концентрации мидазолама (> 25 мкг/мл) не вызывают никакого действия на дифференцировку нейронов и их выживание в этой модели. Причина для этого различия неясна, но может быть объяснена различным местом действия этих молекул на рецепторный комплекс ГАМК A . Сейчас достаточно хорошо установлено, что профиль действия препарата, который модулируют ГАМК-эргическую активность, в значительной степени находится под воздействием субъединицы рецептора, с которой препарат взаимодействуют [81], и поскольку пропофол вызывает фосфорилирование на ? субъединицах ГАМК A рецептора, вызванное тирозин киназой [72], бензодиазепины селективно прикрепляются к ? субъединицам [82].

Другое правдоподобное объяснение этих различных эффектов между двумя препаратами исходит из растущего числа наблюдений показывающих, что пропофол может также действовать через независимые от ГАМК A рецептора механизмы. На самом деле, этот препарат, как было показано, подавляет NMDA рецепторы в нейронах гиппокампа [83], а также вмешивается в передачу сигналов через никотиновые ацетилхолиновые рецепторы [84] и T -тип Ca 2+ канальцев [85]. И наконец, в настоящее время показано, что пропофол (а не мидазолам) вызывает фосфорилирование актина [86, 87]. Таким образом, реорганизация цитоскелета актина, индуцированная фосфорилированием, в развивающихся ГАМК-эргических нейронах, показанная для пропофола, а не для мидазолама, могла также обеспечить альтернативное объяснение этих различных эффектов.

Современные наблюдения предполагают, что мидазолам может также вызывать апоптоз в незрелой ЦНС [57]. В этих экспериментах 7-дневным мышам вводили однократную, низкую, подкожную дозу мидазолама (9 мг/кг). Авторы показали, что это введение, несмотря на недостаточную анестезию, вызывает значительную нейроапоптическую реакцию в коре головного мозга, а также в базальных ганглиях . Хотя межвидовые различия (мыши против крыс) нельзя полностью исключить из объяснения полученных видимых различий между этими и нашими собственными результатами для мидазолама, мы считаем, что различия в суб-типах нейронов, определяемые и оцениваемые в этих двух исследованиях, будут более правдоподобным объяснением. В действительности, на нашей модели мы изучали эффект мидазолама в гомогенной популяции ГАМК-эргических нейронов, изолированных из субвентрикулярной зоны. В противоположность, Young с соавторами наблюдали мидазолам-индуцированный апоптоз в нескольких областях головного мозга, но суб-тип умирающих нейронов не был идентифицирован [57]. Так как дифференциальная чувствительность суб-классов нейронов к апоптическим стимулам достаточно хорошо установлена, таким образом, возможно, что мидазолам будет вызывать гибель клеток в субпопуляции нейронов отличных от нейронов, исследованных в нашей модели.

Ингаляционные анестетики

Хотя точные механизмы, посредством которых ингаляционные препараты вызывают анестезию, остается определить, все они имеют ГАМК миметические и/или NMDA антагонистические свойства. Галотан был в числе первых анестетиков сообщенных «как влияющий на развитие головного мозга» более чем 20 лет тому назад. Когда крысам длительно проводили галотановую анестезию в течение всего периода гестации, длина и ветвление дендритов, а также синаптическая плотность головного мозга, значительно повреждались [88, 89]. Эффект галотана на рост дендритов, как оказалось, является стойким, и замедление первоначального роста дендритов, вызванное галотаном, не компенсируется повышенной скоростью роста дендритов после отмены препарата. Важно отметить, что влияние галотана на рост дендритов связано с нарушением обучения, сниженным исследовательским поведением и сниженной ноцицептивной реактивностью [90].

Изофлюран 1,5% в настоящее время, как уже сообщалось, вызывает дегенерацию нейронов в органотипичных слоях культур гиппокампа [91]. В этих экспериментах, гибель клеток, индуцированная изофлюраном, происходила в культурах, полученных от постнатальных 7-дневных крыс ( PND 7), а не от PND 4 или PND 14 крысят. Кроме того, этот эффект наблюдался только при воздействии изофлюраном, по крайней мере, в течение 5 часов. Это исследование in vitro в дальнейшем поддерживает мнение, что есть взаимоотношение зависимое как от возраста, так и от продолжительности воздействия, между назначением анестезии и перинатальной гибелью нейронов. Интересные новые данные показывают, что даже более короткое время воздействия (4 часа) изофлюраном на новорожденных крыс, хотя и не влияет на выживание, может вызывать значительное снижение пролиферации стволовых клеток гиппокампа , приводя к длительному нарушению нейрокогнитивной функции, выявляемой тестом выработки условного рефлекса на испуг [92].

Закись азота является сильнодействующим антагонистом глютамат рецепторов NMDA -типа. Когда на синхронизированных беременных крыс воздействовали смесью 75% N 2 O и 25% O 2 на 14-й и 15-й дни гестации в течение 8 часов/день, у потомства выявлялись постоянные изменения поведенческих реакций без каких-либо сопутствующих физических аномалий [93]. В соответствии с результатами, наблюдаемыми при назначении кетамина, сейчас есть доказательства, что 3-часовое воздействие N 2 O может также запускать апоптоз в развивающемся головном мозге [94].