Investigation of a hypnotic mechanism of propofol focusing on consciousness and arousal

异丙酚针对意识和觉醒的催眠机制研究

• 批准号: 22K17169
• 负责人: 金子 啓介
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17169/
• 关键词: Acetylcholine; GABA; Interneuron; Neural circuit; Disinhibition; Consciousness; Anesthetic; Electrophysiology; Propofol

大脳皮質に存在する血管作動性腸管ペプチド（VIP）陽性ニューロンには、コリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT）が発現していることが知られている。過去の研究では、VIP陽性ニューロンが前脳基底部から投射されるアセチルコリンによって活性化され、GABA作動性ニューロンの活動を抑制し、錐体細胞を脱抑制することが示唆されている。しかし、ChAT-VIP陽性ニューロンがアセチルコリンとGABAを共放出する目的や、微小神経回路内でどのように神経調節を行っているかは未だ不明である。これらのメカニズムを解明することは、意識や覚醒状態の維持を理解するために非常に重要であり、脱抑制神経回路において全身麻酔薬がどのように作用しているかを考察するために役立つ可能性がある。そこで、遺伝子改変ラットを用いてChAT陽性ニューロンとGABA作動性ニューロンを視覚的に弁別しながら、全細胞パッチクランプ記録を行った。ChAT-tdTomatoおよびVGAT-Venusの両方を発現しているChAT-VIP陽性ニューロンから全細胞記録をとり膜特性および発火特性を解析した結果、過去に報告されたVIP単一陽性ニューロンに類似した結果が得られた。また、ChAT-VIP陽性ニューロンとGABA作動性ニューロンを同時にパッチクランプを行い、GABA作動性の単一抑制性シナプス後電流が観察された。この応答は、GABA受容体を阻害するピクロトキシンと、ムスカリン性アセチルコリン受容体を阻害するアトロピンによって振幅が減少した。一方、ニコチン作動性の電流は観察されなかった。これらの結果から、ChAT-VIP陽性ニューロンはGABAとアセチルコリンを共放出し、シナプス後細胞のGABA作動性ニューロンに発現しているムスカリン型受容体によって抑制性シナプス伝達が調節されている可能性が示唆された。

众所周知，存在于大脑皮层中的血管活性肠肽（VIP）阳性神经元表达胆碱乙酰基转移酶（CHAT）。先前的研究表明，VIP阳性神经元被从基础前脑投射的乙酰胆碱激活，从而抑制了GABA能神经元的活性并被抑制的锥体细胞。但是，尚不清楚Chat-VIP阳性神经元如何共同释放乙酰胆碱和GABA，以及它们如何在微神经电路中进行神经调节。理解这些机制对于理解意识和觉醒的维持非常重要，并且可能有助于考虑一般麻醉药在抑制性神经回路中的作用。因此，使用转基因大鼠进行全细胞贴片夹记录，并在视觉上区分聊天阳性和GABA能神经元。全细胞记录均取自表达CHAT-TDOMATO和VGAT-VENUS的CHAT-VIP阳性神经元，对膜和射击性能的分析显示的结果与以前报道的结果相似。此外，将Chat-VIP阳性和GABA能神经元同时夹紧，并观察到GABA能单抑制后突触电流。抑制GABA受体和阿托品抑制毒蕈碱乙酰胆碱受体的picrotoxin降低了这种反应。另一方面，未观察到尼古丁 - 能电流。这些结果表明，Chat-VIP阳性神经元共同释放的GABA和乙酰胆碱，这表明抑制性突触传播可能受到突触后细胞中GABA能神经元中表达的毒蕈碱受体调节。

项目成果

Investigation of the neuronal circuit regulation by ChAT-VIP interneurons in the rat cerebral cortex

大鼠大脑皮层 ChAT-VIP 中间神经元对神经回路调节的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Sugawara Shiori;Nakaya Yuka;Matsumura Sachie;Hirose Kensuke;Saito Yasuhiko;Kaneko Ryosuke;Kobayashi Masayuki;Keisuke Kaneko and Masayuki Kobayashi
• 通讯作者: Keisuke Kaneko and Masayuki Kobayashi