Elucidating mechanisms of action of general anesthetics using chemogenetics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22652
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 55:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Kamiya Yoshinori 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90381491)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 美佳 新潟大学, 医歯学系, 助教 (20774061) ; 倉部 美起 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30635579) ; 上野 将紀 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40435631)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 麻酔薬 / chemogenetics / 青斑核

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to use chemogenetics to manipulate noradrenergic (NA) neurons in the locus coeruleus to determine the role of NA neurons in the loss of consciousness and arousal during general anesthesia. To specifically manipulate the NA neurons, an adeno-associated virus (AAV1-PRSx8-hM3Dq-HA) was prepared and injected into the rat locus coeruleus. NA neuron activation only slightly altered the induction and arousal times of volatile anesthetics, but markedly altered the induction and arousal times of intravenous anesthetics. Furthermore, we established a method for electrophysiological analysis under free moving and under the control of the NA neurons

Free Research Field

全身麻酔

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

揮発性麻酔薬（セボフルラン）と静脈麻酔薬（プロポフォール）とで、青斑核NA神経の応答様式が異なることが明らかとなった。セボフルランに比べて、プロポフォール投与時の麻酔導入・覚醒時間はNA神経活性化の影響を強く受けた。このことは、セボフルランに比べてプロポフォールがより特異的に青斑核に作用することを示していると考えられる。また、free moving下での電気生理学的記録に成功したことから、全身麻酔薬投与時の一連の神経活動についてより詳細に解析することが可能となった。今後、この手法を用いて様々な種類の全身麻酔薬の作用機序を調べることができるという点で、非常に意義があることと考えられる。