自19世紀40年代以來，吸入麻醉劑就被廣泛用于臨床麻醉。神奇的麻醉劑是如何發揮作用的呢？目前主流觀點認為，麻醉劑通過激活抑制性γ-氨基丁酸（GABA）受體和抑制興奮性谷氨酸受體等方式降低大腦功能活動，使機體進入無意識麻醉狀態。然而，上述受體分子廣泛表達于大腦幾乎所有腦區，如果麻醉劑真作用于上述受體分子的話，所有腦區均會暫時失能，而實際情況是部分腦區仍能正常工作，這些表明對麻醉劑神經藥理機制的認識仍有待深入探索。
在生理條件下，大腦存在有意識的覺醒以及無意識的睡眠等不同功能狀態。近幾十年來，科學家逐漸認識到，大腦覺醒睡眠不同狀態的切換是由腦內皮層下特定促覺醒和促睡眠核團所控制的。促覺醒核團的興奮就使大腦處在有意識的覺醒狀態；相反，促睡眠核團通過抑制促覺醒核團，促使大腦進入無意識的睡眠狀態。基于對覺醒睡眠理論的突破，科學家逐漸意識到麻醉劑選擇性抑制促覺醒核團或激活促睡眠核團，可能才是其實現全身麻醉的關鍵。有鑒于此，鑒定麻醉劑作用的新型促覺醒或促睡眠核團成為了近年廣泛關注的焦點。
2023年3月24日，陸軍軍醫大學生理教研室胡志安/何超教授團隊與陸軍軍醫大學新橋醫院李洪教授團隊合作在Advanced Science發表題為 A Sleep-Specific Midbrain Target for Sevoflurane Anesthesia的研究論著，揭示了新睡眠核團是七氟烷全身麻醉的靶點。
研究團隊首先通過在全腦范圍檢測c-Fos表達篩選七氟烷全身麻醉過程中所激活的腦區，發現七氟烷顯著提高中腦Edinger-Westpha（EW）核c-Fos表達水平。進一步采用在體多通道記錄以及光纖記錄技術，發現七氟烷所激活的EW內該群細胞在麻醉誘導過程中活性逐漸增加，在麻醉維持中活性達到高峰。有意思的是，在生理條件下由覺醒轉睡眠時，七氟烷所激活的該群細胞活性也逐漸增加，在進入睡眠狀態后其活性達到最高，提示七氟烷所激活的該群細胞與睡眠發生高度相關。
七氟烷所激活的該群細胞是什么類型呢？它是否參與生理條件下睡眠的發生呢？采用原位雜交和免疫組化技術，該團隊發現七氟烷所激活的EW內細胞并非谷氨酸能和GABA能神經元，也不是膽堿能和單胺能神經元。該群神經元主要為可卡因安非他明調節轉錄肽 (Cocaine and amphetamine-regulated transcript protein, CART) 與尿皮素1 (Urocortin 1, UCN1) 陽性的肽能神經元。有意思的是，這群細胞還高豐度的表達生長激素促分泌素受體（Growth hormone secretagogue receptor, GHSR）。
七氟烷所激活的CART+/UCN1+肽能神經元高表達GHSR
采用膜片鉗記錄技術，發現給予GHSR激動劑使CART+/UCN1+肽能神經元發生去極化，并導致該群細胞放電頻率增加。采用在體腦內微量注射技術結合腦/肌電檢測技術，發現在EW區給予GHSR激動劑可顯著促進覺醒向非快速眼動睡眠轉換，增加非快速眼動睡眠時長。相反，阻斷EW區內GHSR受體則可抑制非快速眼動睡眠的發生。這些結果提示，GHSR激活導致CART+/UCN1+肽能神經元活性增加，是生理條件下睡眠發生的重要新機制。
GHSR和CART+/UCN1+肽能神經元是否參與七氟烷所誘導的全身麻醉呢？采用膜片鉗記錄技術，發現七氟烷可濃度依賴性地興奮CART+/UCN1+肽能神經元，這種興奮效應能被GHSR受體阻斷劑所阻斷。采用分子建模技術，發現GHSR上存在七氟烷結合的高親和力的作用位點。該團隊進一步發現阻斷EW區內GHSR受體，或采用Fos-TRAP (Targeted recombination in active populations, TRAP) 聯合化學遺傳學技術特異性抑制以及特異性殺死CART+/UCN1+肽能神經元后，七氟烷誘導全身麻醉效應明顯減弱，表現為進入深麻醉時間顯著延遲，麻醉復蘇時間明顯縮短。相反，激活EW區內GHSR受體后則可促進七氟烷誘導全身麻醉，表現為進入深麻醉時間縮短，麻醉復蘇時間顯著延長。這些結果表明，七氟烷通過作用于GHSR激活CART+/UCN1+肽能神經元，進而促進全身麻醉的發生。
工作模式圖
綜上所述，該研究綜合運用神經電生理記錄、光纖記錄、原位雜交、Fos-TRAP、化學遺傳學和行為學等多種技術手段，發現中腦EW內GHSR激活導致CART+/UCN1+肽能神經元活性增加是啟動睡眠新的重要途徑，促睡眠的GHSR和CART+/UCN1+神經元也是七氟烷發揮全身麻醉作用的重要靶點（見工作模式圖）。這些發現進一步拓展了人們對睡眠發生以及全身麻醉藥物作用機制的認識，也為改良或研發新型麻醉劑提供了新的細胞與分子靶點。
陸軍軍醫大學胡志安教授、李洪教授、何超教授為論文通訊作者。陸軍軍醫大學易婷婷、黃靜以及王娜在讀博士生為論文共同第一作者。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300189