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背景:丙泊酚具有GABA(γ-aminobutyricacid,γ-氨基丁酸)受体激动剂和NMDA(N-methyl-D-aspartate,N-甲基-D-天冬氨酸)受体阻断剂的特性,还具有调节VDCCs(Voltage-dependentcalciumchannels,电压依赖性钙通道)的作用;氯胺酮是非竞争性NMDA受体阻断剂,二者都会影响细胞内Ca2+水平,但它们在全身麻醉中的机制和作用不同。CaMKII(calcium/calmodulin-dependentproteinkinaseII,钙/钙调素依赖性蛋白激酶II)通过苏氨酸286位点(Thr286)的自动磷酸化而激活,这一过程参与神经元兴奋性调节和神经传递。细胞内Ca2+水平升高,是CaMKII直接和间接激活的主要触发机制。CaMKII是否是丙泊酚和氯胺酮中枢作用的靶分子之一?丙泊酚和氯胺酮对CaMKII的作用与它们的麻醉效能有什么关系呢?至今仍不清楚。
目的:探讨丙泊酚和氯胺酮对大鼠海马和皮质CaMKII总蛋白(T-CaMKII)和磷酸化(p-CaMKII)水平的影响以及与不同麻醉深度的关系。
方法:1.量效实验:雄性成年SD大鼠被分为对照(C)组、丙泊酚(P)组和氯胺酮(K)组,P、K组又分为50mg/kg、100mg/kg和150mg/kg三个剂量组。大鼠腹腔注射4ml(生理盐水稀释)药物或等容量生理盐水(C组)。30min后断头取海马和额叶皮质。应用10%SDS-PAGE和Westernblot技术及GelDoe凝胶成像系统半定量系统检测T-CaMKII和p-CaMKII水平。2.上述大鼠在处死前(腹腔注射30min)评价麻醉深度,重新按麻醉深度(亚麻醉组、浅麻醉组、深麻醉组)分组,分析丙泊酚和氯胺酮在不同麻醉深度时对大鼠海马和额叶皮质T-CaMKII和p-CaMKII水平的影响。3.时效实验:100mg/kg丙泊酚或100mg/kg氯胺酮腹腔注射,分别于5min、15min、30min、60min、120min和240min检测海马和额叶皮质T-CaMKII和p-CaMKII水平。4.免疫组化:100mg/kg丙泊酚或100mg/kg氯胺酮腹腔注射60min后使用4%多聚甲醛灌注,用冰冻切片机将大脑切成50μm的脑片,使用免疫组织化学方法观察p-CaMKII阳性细胞在大鼠海马和额叶皮质内的表达。
结果:腹腔注射静脉麻醉药30min后,丙泊酚和氯胺酮均可诱导大鼠海马和额叶皮质p-CaMKII,而不是T-CaMKII水平,呈麻醉深度(亚麻醉、浅麻醉、深麻醉)依赖性下降,而只有氯胺酮导致p-CaMKII水平呈剂量(50mg/kg、100mg/kg、150mg/kg)依赖性下降。丙泊酚100mg/kg腹腔注射后5min,大鼠海马和额叶皮质p-CaMKII水平开始显著下降,而氯胺酮100mg/kg腹腔注射后30min,大鼠海马p-CaMKII水平开始显著下降,额叶皮质p-CaMKII水平显著下降开始于用药后5min(15min时未观察到明显下降)。两种药物抑制p-CaMKII水平至最低点发生在用药后60min,用药后240min时恢复至对照组水平。本研究还通过免疫组化方法,进一步验证100mg/kg丙泊酚和100mg/kg氯胺酮在腹腔注射60min后,对大鼠海马和额叶皮质p-CaMKII水平的抑制。
结论:丙泊酚和氯胺酮导致大鼠海马和皮质p-CaMKII水平下降与麻醉深度密切相关,这一特性可能和它们的中枢神经系统功能及临床作用有关。