全身麻醉药对发育神经元的神经毒性作用与线粒
体动力学的关系
近年针对全身麻醉药神经毒性作用进行的大量动物实验证实:将处于发育高峰期的神经元暴露于全身麻醉药会产生明确的神经元损伤或神经退行性病变,进而导致成长后学习记忆能力的下降。然而大量临床研究的结果却不尽相同,最近一项涉及7个国家28家医疗机构的随机对照研究发现:对婴幼儿行单次、短暂(
但仍有研究发现,2岁以内接受全身麻醉的婴幼儿与未接受过麻醉的对照组相比,多次麻醉(>3次)是患儿成长过程中出现学习记忆能力障碍的独立危险因素。尽管众多研究结果存在争议,2016年美国食品药品监督管理局仍然发出了一项“药物安全公告”:3岁以下婴幼儿、第三孕期孕妇接受手术、医疗操作期间重复及长时间应用全身麻醉药或镇静药可能会影响小儿脑发育。
目前,也陆续有研究关注全身麻醉药对发育神经元神经毒性作用的预防和,如右美托咪定的应用或一些相应受体拮抗剂的使用对神经毒性作用的改善等,但是具体的保护机制仍然不明,同时,仍然局限于动物实验。在众多全身麻醉药神经毒性作用机制的研究中,线粒体在其毒性机制及可能的保护因素中所占据的地位越来越引发人们的重视。现结合线粒体的结构、功能特性,对全身麻醉药发育期神经毒性作用的线粒体机制及其与线粒体动力学相关关系进行阐述。
1.线粒体结构、功能特性
线粒体是细胞进行有氧呼吸产生能量的主要场所。线粒体功能与其形态结构密切相关,电镜下,线粒体外膜较光滑,起细胞器界膜的作用;内膜高度折叠并向内突出形成嵴,负担许多生化反应。真核细胞ATP的生成主要在线粒体中进行。营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径行脱氢反应,产生的成对氢原子经线粒体氧化呼吸链电子传递释放能量,此释能过程驱动ADP磷酸化生成ATP。
氧化呼吸链由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体组成,分别为复合体Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ和Ⅰ。复合体Ⅰ为ATP合酶,也位于线粒体内膜,催化ADP与Pi生成ATP。线粒体的健康对维持细胞正常功能十分重要。近年来研究显示,线粒体是一个不断进行分裂、融合动态变化的细胞器,并且可以在细胞内重新分布,这种特性统称为线粒体动力学。
另有研究发现,线粒体的形态可能决定了细胞内能量供应水平和呼吸代谢方式。融合状态的线粒体内部嵴结构丰富,位于内膜上的氧化呼吸链蛋白酶复合体接触紧密,氧化磷酸化效率较高。而处于分裂状态的线粒体氧化磷酸化作用减弱。线粒体通过不断分裂融合来维持自身稳态,同时保证细胞生命活动的正常进行,维持机体健康。
2.全身麻醉药发育期神经毒性作用的线粒体机制
对于人类而言,神经系统的发育是从妊娠第5周开始,持续至婴幼儿期,特别是妊娠后期及新生儿期是中枢神经系统结构重塑和突触形成的关键时期。在神经元中,线粒体不仅是产生能量的主要场所,还参
与建立神经元细胞膜的兴奋性,并执行突触传递和神经元可塑性等复杂过程。由于神经元对线粒体高度依赖,所以线粒体功能障碍可
以导致多种神经系统疾病。全身麻醉药发育期神经毒性作用的线粒体机制可能存在以下几种:
2.1全身麻醉药引起线粒体结构功能改变导致神经毒性
reactive是什么药线粒体通透性转变孔(mitochondrialpermeabilitytransitionpore,MPTP)是存在于线粒体内外膜之间的一组蛋白复合体,是线粒体调控细胞凋亡的关键环节。生理状态下,MPTP周期性开放,线粒体外的正离子进入线粒体内,而线粒体内膜的质子泵将其基质中的质子泵入胞质,以维持线粒体内负外正的跨膜电位,保持其结构功能的稳定。
B细胞淋巴瘤2(Bcelllymphoma2,Bcl-2)家族蛋白对MPTP的开放和关闭起关键的调节作用,促凋亡蛋白Bcl-2蛋白相关X蛋白(Bcl-2associatedXprotein,Bax)等与MPTP结合可引起MPTP持续性开放,而抗凋亡蛋白Bcl-2、B细胞淋巴瘤-xl (B-celllymphoma-extralarge,BCL-xl)等不仅可以直接阻止Bax对MPTP 的这种作用,还可以与Bax竞争性结合MPTP从而发挥抗调亡作用。
有研究发现,使用七氟醚处理出生7d的SD幼鼠可增加Bax蛋白的表达,同时降低Bcl-2蛋白的表达水平,从而引起发育期神经毒性作用。另有研究证实,静脉全身麻醉药丙泊酚是通过诱导线粒体过度分裂
从而引起MPTP的早期开放,最终导致细胞死亡。使用线粒体分裂蛋白抑制剂对神经元行预处理,发现MPTP的提前开放及细胞死亡均得到了抑制,进一步表明丙泊酚诱导的MPTP提前开放是通过线粒体过度分裂这一机制实现的。
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论