海马CA1区Somatostatin中间神经元活性恢复延迟介导全麻后记忆损害的机制探究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81901080
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0902.意识障碍与认知功能障碍
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Postoperative cognitive impairment (POCD) is a severe problem in anesthesiology, and learning and memory deficits are the core symptoms of POCD. In the past, brain stress and inflammation were considered to be the mechanisms of memory deficit after general anesthesia. Recent studies illustrated that the imbalance of excitatory-inhibitory homeostasis between hippocampal pyramidal neurons and interneurons was the key cause of memory deficit after general anesthesia. However, the specific mechanism, especially the effect of general anesthesia on hippocampal interneurons, remained to be clarified. Previously, we found that general anesthesia by isoflurane induced a sustained inhibition of Sst interneurons in hippocampal CA1, and caused delayed recovery after the termination of anesthesia. The recovery phase of Sst interneurons was paralleled with the reconstruction of memory function. Specifically activating Sst interneurons by DREADDs technique could accelerate the recovery of memory function after general anesthesia, suggesting that it was the cause of memory deficit after general anesthesia. Thus, we hypothesized that the excitatory of Sst interneurons in hippocampal CA1 recovered lingeringly after general anesthesia, which induced the imbalance of excitatory-inhibitory homeostasis and impairment of synaptic plasticity, so that memory function damaged after general anesthesia. This project aims to explore the role of Sst interneurons in hippocampal CA1 in memory recovery after general anesthesia and its regulatory mechanism on pyramidal neurons by combining optogenetic and calcium imaging techniques, and to provide novel therapeutic targets for the prevention and treatment of POCD.
术后认知功能障碍(POCD)是麻醉领域重大科学问题,麻醉后记忆功能受损是POCD的核心症状。以往认为脑内炎症反应是全麻后记忆损害的机制。近年研究指出,海马锥体神经元与中间神经元构成的兴奋-抑制稳态失衡是该病的关键成因,但其具体机制,尤其全麻对中间神经元的影响,仍有待阐明。申请人前期发现,异氟烷全麻引起海马CA1区Sst中间神经元兴奋性持续受抑制,麻醉终止后活性恢复延迟,其恢复时相与记忆功能重建同步。利用DREADDs技术全麻后特异性提高该类神经元兴奋性,可加速记忆功能恢复,提示Sst中间神经元功能异常是全麻后记忆受损的原因。故提出假说:全麻后海马CA1区Sst中间神经元兴奋性恢复延迟,兴奋-抑制稳态失衡,介导突触可塑性受损,诱发全麻后记忆功能损害。本项目拟结合光遗传、钙成像等技术,探究海马CA1区Sst中间神经元在全麻后记忆恢复中的作用及其对锥体神经元调控机制,为POCD的防治提供新靶点。

结项摘要

术后认知功能障碍(POCD)的发病机制解析是麻醉学重大科学问题,记忆功能受损是POCD的核心症状。本项目在课题假说中提出:全麻后海马CA1区Sst中间神经元兴奋性恢复延迟,兴奋-抑制稳态失衡,介导突触可塑性受损,诱发全麻后记忆功能损害。为证实该假说本项目完成如下三部分研究内容:①观察全麻-觉醒中海马CA1区Glu、Sst、Pv三种神经元兴奋性动态变化特征。②明确调控Sst神经元兴奋性对全麻后学习记忆功能重建影响。③明确全麻后海马Sst神经元对Glu神经元兴奋性、突触可塑性及集群电活动特性调节机制,及其对认知功能影响。研究发现:①麻醉后情景记忆的获取能力减退,且CA1区Sst神经元c-Fos表达显著减少,Sst神经元活性恢复与认知重建时相一致。钙成像结果表明全麻后CA1区Glu神经元和Sst神经元活性降低,但觉醒后Glu神经元活性快速恢复而Sst神经元持续抑制。双光子观测显示CA1区Glu、Pv神经元以非同步化模式发放,Sst神经元以同步化模式发放,术后Sst神经元呈现间歇同步化爆发。②运用DREADDs技术在麻醉终止后即刻兴奋海马CA1区Sst神经元活性可显著逆转麻醉后情景记忆能力减退,加速记忆功能恢复。③生理条件下特异性抑制海马Sst神经元介导LFP8Hz以上振荡能量减弱,而激活Sst神经元CA1区LFP呈现慢波/Ripple振荡交替现象,与术后LFP特性变化一致。过度激活海马Sst神经元使得71%Glu神经元广泛抑制而编码负性应激的印迹神经元集群激活,并以同步化模式在Ripple振荡期间发放,增强印迹Glu神经元的突触连接强度,导致负性记忆巩固增强而新记忆无法形成。④拓展研究发现,中脑VTA区SST阳性GABA神经元感受多种类型应激,抑制下游LH区介导恢复性睡眠,从而缓解焦虑情绪和躯体应激水平,为理解术后情绪异常、术后睡眠紊乱等其他POCD主要表征提供证据。本研究为解答POCD的发病机制奠定丰富的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Electroencephalogram Features of Perioperative Neurocognitive Disorders in Elderly Patients: A Narrative Review of the Clinical Literature
老年患者围手术期神经认知障碍的脑电图特征:临床文献的叙述性回顾
  • DOI:
    10.3390/brainsci12081073
  • 发表时间:
    2022-08-13
  • 期刊:
    Brain Sciences
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Tang, Xuemiao;Zhang, Xinxin;Dong, Hailong;Zhao, Guangchao
  • 通讯作者:
    Zhao, Guangchao
A specific circuit in the midbrain detects stress and induces restorative sleep
中脑中的特定电路可以检测压力并诱导恢复性睡眠
  • DOI:
    10.1126/science.abn0853
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Science
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Xiao Yu;Guangchao Zhao;Dan Wang;Sa Wang;Rui Li;Ao Li;Huan Wang;Mathieu Nollet;You Young Chun;Tianyuan Zhao;Raquel Yustos;Huiming Li;Jianshuai Zhao;Jiannan Li;Min Cai;Alexei L. Vyssotski;Yulong Li;Hailong Dong;Nicholas P. Franks;William Wisden
  • 通讯作者:
    William Wisden
Lateral hypothalamus orexinergic inputs to lateral habenula modulate maladaptation after social defeat stress
下丘脑外侧的食欲素能输入对外侧缰核调节社交失败压力后的适应不良
  • DOI:
    10.1016/j.ynstr.2021.100298
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Neurobiology of Stress
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang D;Li A;Dong K;Li H;Guo Y;Zhang X;Cai M;Li H;Zhao G;Yang Q
  • 通讯作者:
    Yang Q
脑内θ振荡与学习记忆的关系研究进展
  • DOI:
    10.1038/ismej.2014.215
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    神经解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘畑畑;张芸芸;赵广超;董海龙
  • 通讯作者:
    董海龙
丹参酮IIA改善长时程异氟烷麻醉介导星形胶质细胞铁死亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国典型病例
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李冰清;王靖澔;张鹏;蔡敏;赵广超
  • 通讯作者:
    赵广超

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其他文献

海马PI3K/Akt信号通路在外源 性Orexin A改善异氟醚致小鼠记忆功能减退中的作用
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中华麻醉学杂志
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  • 作者:
    赵广超;刘洪;董海龙;巩固;熊利泽
  • 通讯作者:
    熊利泽
巢湖表层沉积物中砷的分布特征及其污染评价
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境工程技术学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    余秀娟;霍守亮;昝逢宇;赵广超;席北斗;YU Xiu-juan1;2;HUO Shou-liang2;ZAN Feng-yu1;2;ZHAO
  • 通讯作者:
    ZHAO
华北平原农田硝态氮淋溶率和淋溶负荷估计
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  • 发表时间:
    2013
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  • 作者:
    后希康;周丰;营娜;赵广超
  • 通讯作者:
    赵广超
石墨烯复合材料固相微萃取涂层的制备及其对水样中六六六残留的测定
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    李伟;贾其娜;赵广超
  • 通讯作者:
    赵广超
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    神经解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金敬一;王宁;曾汉玉;赵广超;解柔刚;陈丽华
  • 通讯作者:
    陈丽华

其他文献

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赵广超的其他基金

VTA-CA1环路DA神经元Tonic-Phasic放电模式异常转变介导围术期认知功能障碍机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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