Perinatal opioids impair maturation of vital respiratory networks

围产期阿片类药物损害重要呼吸网络的成熟

基本信息

  • 批准号:
    10670213
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-08-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY The number of infants born with Neonatal Abstinence Syndrome (NAS) after maternal opioid exposure is dramatically rising, yet the direct effects of perinatal (maternal + neonatal) opioids on the maturation of neural networks is not well-characterized. Infants diagnosed with NAS exhibit diverse negative outcomes, including respiratory complications that remain poorly understood. Clinically, these infants are treated with exogenous neonatal opioids to curb the withdrawal symptoms, but there is no accepted standard clinical dosing regime and the long-term effects of neonatal opioids treatment remain unclear. The objective of this proposal is to understand the direct effects of maternal and neonatal opioid exposure on the maturation and refinement of vital respiratory control networks maintaining breathing. This project will utilize a novel animal model to inform the development of a clinical standard of care to treat NAS. Unlike other animal models delivering maternal opioids from conception, the proposed model delivers opioids at the onset of respiratory network activity in utero to target the direct effects of opioids on network maturation. Two specific hypotheses will be tested: 1) Maternal opioids cause instability in neonatal breathing by disrupting reciprocal communication between two respiratory networks; 2) Acute, exogenous opioids in neonates after maternal opioids promote pathological maturation of respiratory networks, potentiating neonatal breathing impairments and blunting the response to acute opioids. Our recently published work using this model showed increased apneas (pauses in breathing) and impaired chemoreflexes (responses to respiratory stimuli) in neonates after perinatal opioids. Further, our preliminary data suggest treating NAS infants with acute opioids increase apneic episodes over time, highlighting windows of increased vulnerability for respiratory failure. Our data begin to localize the source of breathing deficits after perinatal opioids, which we hypothesize include impaired maturation of the preBötzinger Complex (fundamental neural network controlling breathing and highly opioid-sensitive) and impaired communication between the preBötzinger Complex and parafacial respiratory group (a second, opioid-insensitive respiratory network), independent of pontine networks. Such insights into mechanisms of impaired breathing in NAS infants are only possible with an innovative, multidisciplinary approach in a rodent model. Our experimental approaches include: in vivo plethysmography assessment of breathing, in vitro neurophysiology allowing direct access to the isolated neural networks controlling breathing, and identification of opioid receptors in respiratory control regions using immunohistochemistry. Results from the proposed studies will significantly advance our understanding of the mechanisms by which perinatal opioids impair maturation of respiratory control networks. These basic science studies are vital to characterizing the direct effects of opioids on maturing neural networks, independent of potential confounding variables such as maternal stress and polysubstance use, and to understanding how to best treat NAS infants – all of which are necessary first steps in developing safe and effective standards of care.
项目摘要 母体阿片类药物暴露后出生的新生儿禁欲综合征(NAS)的婴儿人数为 动态上升,但围产期(母体 +新生儿)阿片类药物对神经的成熟的直接影响 网络没有很好的特征。婴儿诊断为NAS暴露潜水员的婴儿负面结果,包括 呼吸并发症的理解还不足。临床上,这些婴儿用外源治疗 新生儿阿片类药物可以遏制戒断症状,​​但没有公认的标准临床给药制度和 新生儿阿片类药物治疗的长期作用尚不清楚。该提议的目的是 了解母体和新生儿阿片类药物暴露对成熟和改进的直接影响 维持呼吸的重要呼吸控制网络。这个项目将利用一种新型的动物模型 告知开发临床护理标准以治疗NAS。与其他动物模型不同 概念的产妇阿片类药物,拟议的模型在呼吸网络活动开始时提供阿片类药物 在子宫内,以靶向阿片类药物对网络成熟的直接影响。将测试两个特定的假设:1) 产妇阿片类药物通过破坏两个之间的相互交流而导致新生儿呼吸的不稳定 呼吸网络; 2)孕产妇阿片类药物后,新生儿的急性外源阿片类药物促进病理 呼吸网络的成熟,潜在的新生儿呼吸障碍并削弱了对 急性阿片类药物。我们最近发表的使用此模型显示的工作显示了增加的呼吸暂停(呼吸中的暂停) 围产期阿片类药物后,新生儿的化学反射症(对呼吸刺激的反应)受损。此外,我们的 初步数据表明,随着时间的流逝,用急性阿片类药物治疗NAS婴儿会增加呼吸暂停发作,突出显示 增加呼吸衰竭脆弱性的窗户。我们的数据开始定位呼吸源 围产期阿片类药物后的缺陷,我们假设这包括prebötzinger络合物的成熟受损 (控制呼吸和高度阿片类药物敏感的基本神经网络)和沟通受损 在Prebötzinger复合体和副呼吸组之间(第二,阿片类药物不敏感的呼吸道 网络),独立于庞蒂恩网络。这种对NAS婴儿呼吸受损机制的见解 只有在啮齿动物模型中使用创新的多学科方法才有可能。我们的实验方法 包括:体内呼吸评估,体外神经生理学,允许直接进入 孤立的神经网络控制呼吸和识别呼吸控制区域的阿片受体 使用免疫组织化学。拟议研究的结果将大大提高我们对 围产期阿片类药物损害呼吸控制网络成熟的机制。这些基本 科学研究对于表征阿片类药物对成熟神经网络的直接影响至关重要,独立 潜在的混杂变量(例如材料压力和多物质使用),并了解如何 最好的治疗NAS婴儿 - 所有这些都是制定安全有效护理标准的必要第一步。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Maternal opioids age-dependently impair neonatal respiratory control networks.
  • DOI:
    10.3389/fphys.2023.1109754
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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