Вчені наблизилися до розгадки механізму загальної анестезії

Препарати для загальної анестезії викликають втрату свідомості, активуючи крихітну групу клітин в основі мозку, звану супраоптичним ядром (червоний колір), а інша частина мозку залишається в основному в неактивному стані (синій колір).

Відкриття анестезії 170 років тому стало дивом медицини, дозволивши мільйонам пацієнтів безболісно переносити інвазивні операції, що рятують їх життя. Однак, незважаючи на десятиліття досліджень, вчені досі не розуміють, чому загальна анестезія працює.

Тепер, схоже, ця проблема частково вирішена. У дослідженні, результати якого опубліковані в Neuron, вчені з Університету Дьюка (Duke University) виявили, що кілька препаратів загальної анестезії відключають людину, захоплюючи ланцюжок нейронів, які змушують засипати.

Дослідники простежили за цим ланцюжком нейронів аж до невеликого скупчення клітин у основі мозку. Ці клітини відповідальні за вироблення гормонів, що регулюють такі функції організму як настрій і сон. Знахідка вперше вказує на роль гормонів у підтримці стану загальної анестезії, а також дає цінну інформацію для розробки нових ліків, що допомагають засипати без великої кількості побічних ефектів.

Відтоді як в 1846 році вперше була проведена показова операція з використанням загальної анестезії, вчені намагаються з'ясувати, як саме вона працює. Переважаюча теорія передбачала, що препарати пригнічують нормальну діяльність мозку, призводячи до неможливості рухатися або відчувати біль. Подібні теорії кажуть, що стан загальної анестезії подібний до сну. Однак дослідження останнього десятиліття показали, що сон є більш активним процесом, ніж вважалося раніше, і цілі набори нейронів працюють, поки ви спите.

Фань Ван (Fan Wang), професор нейробіології з Університету Дьюка поставив питання у своїй лабораторії про те, чи не є загальноприйнята думка про анестезію односторонньою. «Можливо, замість того, щоб просто придушувати нейрони, анестетичні препарати, активують певні нейрони в мозку», - пояснює аспірантка Лі-Фен Цзян-Се (Li-Feng Jiang-Xie).

Щоб перевірити нову теорію, в лабораторії була проведена загальна анестезія мишей за допомогою декількох різних, але широко використовуваних препаратів. Потім вчені використовували молекулярні маркери, щоб відстежити нейрони, активовані анестетиками. Вони з'ясували, що скупчення активних нейронів криється в невеликій області мозку під назвою супраоптичне ядро. Ця область має довгі відростки, що виділяють велику кількість гормонів, у тому числі вазопресин, безпосередньо в кровообіг.

«Більшість активованих анестезією клітин представляли собою гібрид, що з'єднує нервову та ендокринну системи, - говорить Цзян-Се. - Це було несподівано для нас і відкрило маловідому територію в розумінні роботи нейронних шляхів при загальній анестезії».

Дослідники використовували складну техніку, розроблену спеціально в лабораторії Вана, для включення і відключення цієї спеціалізованої групи клітин хімічними речовинами або світлом. Коли вони вмикали ці клітини біля мишей, тварини переставали рухатися і впадали в глибокий сон, званий повільним хвильовим сном, він асоціюється з втратою свідомості.

Потім група дослідників знищила цю групу клітин. Миші продовжували пересуватися і не могли заснути.

Нарешті, дослідники провели аналогічні експерименти на мишах під загальною анестезією. Вони виявили, що штучна попередня активація нейроендокринних клітин змусила мишей залишатися під загальною анестезією протягом більш тривалого періоду часу. І навпаки, коли ці клітини заглушали, миші простіше прокидалися після анестезії.

Це дослідження виявило також невідому раніше роль клітин мозку, що виділяють гормони, у забезпеченні глибокого сну.

Багато людей, особливо з хворобою Альцгеймера, відчувають складнощі зі сном, але застосовувані в даний час ліки мають побічні ефекти. Якщо вчені зможуть знайти способи маніпулювати нейронною схемою шляхом впливу на гормони або пептиди, це може призвести до створення більш ефективних снодійних таблеток.