异氟烷是最常用的临床前麻醉剂，可诱导大脑可塑性和长期的细胞和分子变化，导致行为和/或认知后果。这些变化很可能与大脑功能的网络级变化有关。Stenroos等在初次暴露1个月后，通过功能性磁共振成像(fMRI)、局部场电位(LFP)测量和基因表达图谱研究了异氟醚诱导的长期脑功能调节。研究结果揭示了异氟醚对大脑长期影响的机制，因此可用于评估麻醉对临床前体内研究设计的长期影响。研究结果发表在NeuroImage。

为了阐明异氟醚长期作用的机制，该研究研究了单次异氟醚暴露对功能连通性、脑电活动和基因表达的影响。

雄性Wistar大鼠(n=22)暴露于1.8%异氟醚3小时。对照组大鼠(n=22)在同一房间内不暴露麻醉3小时。1个月后，使用静息状态功能磁共振成像(fMRI;n=6+6)和局部场电位测量(n=6+6) 麻醉动物的。使用mRNA测序对皮质和海马组织样本进行全基因组表达分析(n=10+10)。

皮层(A)和海马(B)在每个异氟醚周期的fMRI波谱功率。(A)显示左、右初级躯体感觉皮质的平均功率。(B)根据齿状回和CA1计算海马平均功率。

 

异氟醚治疗增强了丘脑-皮质和海马-皮质的功能连接。皮质低频fMRI功率在异氟醚治疗后也显著增加。局部场电位结果显示海马-皮质的alpha和beta相干性增强，与功能磁共振成像结果一致。

右齿状回与右(A)或左(B)初级躯体感觉皮质之间的局部场电位相干性。每个频带(delta, theta, alpha, beta)分别求和，然后比较治疗组之间的频带。

此外，在20个皮质基因中发现表达改变，其中几个参与神经元信号传递，但在海马中未发现基因表达改变。

上述这些变化是否与患者和动物术后常见的行为和认知症状有关，还需要进一步研究。

该研究表明，单独长时间接触1.8%的异氟醚足以引起突发抑制活动，对大脑功能有至少1个月的长期影响。异氟醚诱导海马-皮质和丘脑-皮质功能连接增强，皮质功能磁共振信号功率增强，促进神经可塑性的基因表达变化，以及神经信号传递机制的研究结果支持了这一点。观察到的脑功能变化可能反映了神经网络的可塑性，而不是动物在测量期间所经历的麻醉深度的变化。除了对异氟醚引起的脑部细胞水平和功能变化提供洞察力外，该研究的结果对于使用异氟醚麻醉的临床前实验室和进行后续功能连接研究也很重要，因为观察到的效果可能会影响研究设计。

原文出处：

Stenroos, Petteri et al. “Isoflurane affects brain functional connectivity in rats 1 month after exposure.” NeuroImage, 117987. 21 Mar. 2021, doi:10.1016/j.neuroimage.2021.117987