Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Biến đổi điều hòa của serotonin trong phản ứng vỏ não và hệ hô hấp đối với tình trạng thiếu oxy tạm thời
Tóm tắt
Phản ứng hô hấp hai pha đối với tình trạng thiếu oxy ở động vật gây mê đi kèm với những thay đổi trong điện não đồ (EEG), chủ yếu là ở các dải tần số thấp của EEG. Serotonin là một chất điều hòa mạnh mẽ hoạt động vỏ não và chức năng hô hấp thông qua các thụ thể 5-HT2. Nghiên cứu hiện tại điều tra xem các thụ thể 5-HT2 có liên quan đến mối quan hệ giữa EEG và hô hấp trong quá trình thở bình thường và thở thiếu oxy hay không, được đánh giá từ hoạt động của dây thần kinh hoành (Phr) và dây thần kinh hạ thiệt (HG). Tín hiệu EEG ghi lại từ vỏ não trước được phân tích quang phổ công suất trong các dải tần số delta, theta, alpha và beta. Việc tiêm hệ thống chất kích thích 5-HT2 DOI (1-(2,5-dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane) đã làm tăng hoạt động hô hấp tonic và giảm hoạt động hô hấp phasic đỉnh, cũng như tăng tần số các đợt bùng nổ của hoạt động Phr và HG. Đồng thời, hoạt động EEG trở nên mất đồng bộ và huyết áp động mạch (ABP) tăng lên. Sau khi điều trị trước bằng DOI, tình trạng thiếu oxy 11% đã tạo ra phản ứng hô hấp tăng cường so với phản ứng trong điều kiện cơ bản. ABP giảm ít hơn so với trong tình trạng thiếu oxy điều khiển. Mẫu EEG thay đổi ít hơn so với trạng thái cơ bản. Việc tiêm tiếp theo chất đối kháng 5-HT2 ketanserin đã tăng cường hoạt động hô hấp, gây ra sự đồng bộ hóa hoạt động EEG và hạ huyết áp. Phản ứng hô hấp đối với tình trạng thiếu oxy đã bị suy giảm và phản ứng vỏ não mạnh mẽ hơn so với phản ứng sau khi tiêm DOI. Huyết áp động mạch giảm nhiều hơn so với trong phản ứng thiếu oxy cơ bản. Các kết quả cho thấy việc điều hòa sự đồng bộ và mất đồng bộ của vỏ não thông qua các tác nhân hoạt động thụ thể 5-HT2 có thể ảnh hưởng đến phản ứng hô hấp trong tình trạng thiếu oxy.
Từ khóa
#serotonin #5-HT2 thụ thể #phản ứng hô hấp #tình trạng thiếu oxy #EEGTài liệu tham khảo
Okabe S, Mackiewicz M, Kubin L: Serotonin receptor mRNA expression in the hypoglossal motor nucleus. Respir Physiol 1997, 110: 151–160. 10.1016/S0034-5687(97)00080-7
Berger AJ, Bayliss DA, Viana F: Modulation of neonatal rat hypoglossal motoneuron excitability by serotonin. Neurosci Lett 1992, 143: 164–168. 10.1016/0304-3940(92)90257-8
Gonzalez C, Dinger BG, Fidone SJ: Mechanisms of carotid body chemoreception. In Regulation of breathing Edited by: Dempsey JA, Pack AI. 1995, 79: 391–471.
Jacono FJ, Peng YJ, Kumar GK, Prabhakar NR: Modulation of the hypoxic sensory response of the carotid body by 5-hydroxytryptamine: role of the 5-HT 2 receptor. Respir Physiol Neurobiol 2005, 145: 135–142. 10.1016/j.resp.2004.10.002
Widman G, Schreiber T, Rehberg B, Hoeft A, Elger CE: Quantification of depth of anesthesia by nonlinear time series analysis of brain electrical activity. Phys Rev E 2000, 62: 4898–4903. 10.1103/PhysRevE.62.4898
Zhou FM, Hablitz JJ: Activation of serotonin receptors modulates synaptic transmission in rat cerebral cortex. J Neurophysiol 1999, 82: 2989–2999.
Zhang ZW, Arsenault D: Gain modulation by serotonin in pyramidal neurones of the rat prefrontal cortex. J Physiol 2005, 566: 379–394. 10.1113/jphysiol.2005.086066
Boon JA, Garnett NB, Bentley JM, Milsom WK: Respiratory chemoreflexes and effects of cortical activation state in urethane anesthetized rats. Respir Physiol Neurobiol 2004, 140: 243–256. 10.1016/j.resp.2004.03.003
Hamrahi H, Stephenson R, Mahamed S, Liao KS, Horner RL: Selected Contribution: Regulation of sleepwake states in response to intermittent hypoxic stimuli applied only in sleep. J Appl Physiol 2001, 90: 2490–2501.
Budzinska K, Ilasz R: EEG and respiratory activity during acute intermittent hypoxia in anesthetized rats. J Physiol Pharm 2007,57(Suppl 5):55–62.
Hoyer D, Hannon JP, Martin GR: Molecular, pharmacological and functional diversity of 5-HT receptors. Pharm Bioch Behav 2002, 71: 533–554. 10.1016/S0091-3057(01)00746-8
Scruggs JL, Patel S, Bubser M, Deutch AY: DOI-Induced activation of the cortex: dependence on 5-HT 2A heteroceptors on thalamocortical glutamatergic neurons. J Neurosci 2000, 20: 8846–8852.
Morin D, Monteau R, Hilaire G: Compared effects of serotonin on cervical and hypoglossal inspiratory activities: an in vitro study in the newborn rat. J Physiol 1992, 451: 605–629.
Al-Zubaidy ZA, Erickson RL, Greer JJ: Serotonergic and noradrenergic effects on respiratory neural discharge in the medullary slice preparation of neonatal rats. Pflugers Arch 1996, 431: 942–949.
King KA, Holtman JR Jr: Characterization of the effects of activation of ventral medullary serotonin receptor subtypes on cardiovascular activity and respiratory motor outflow to the diaphragm and larynx. J Pharmacol Exp Ther 1990, 252: 665–674.
Kantor S, Jakus R, Bodizs R, Halasz P, Bagdy G: Acute and long-term effects of the 5-HT 2 receptor antagonist ritanserin on EEG power spectra, motor activity, and sleep: changes at the light-dark phase shift. Brain Res 2002, 943: 105–111. 10.1016/S0006-8993(02)02698-7
Moyanova S, Kortenska L, Kirov R: High-voltage electroencephalogram spindles in rats, aging and 5-HT 2 antagonism. Brain Res 1998, 786: 55–63. 10.1016/S0006-8993(97)01411-X
Gavilanes AW, Vles JS, von Siebenthal K, Reulen JP, Nieman FH, van Sprundel R, Blanco CE: Electrocortical brain activity, cerebral haemodynamics and oxygenation during progressive hypotension in newborn piglets. Clin Neurophysiol 2001, 112: 52–59. 10.1016/S1388-2457(00)00499-5
Vizek M, Pickett CK, Weil JV: Biphasic ventilatory response of adult cats to sustained hypoxia has central origin. J Appl Physiol 1987, 63: 1658–1664.
Martín-Ruiz R, Puig MV, Celada P, Shapiro DA, Roth BL, Mengod G, Artigas F: Control of serotonergic function in medial prefrontal cortex by serotonin-2A receptors through a glutamate-dependent mechanism. J Neurosci 2001, 21: 9856–9866.
van der Kooy D, Koda LY, McGinty JF, Gerfen CR, Bloom FE: The organization of projections from the cortex, amygdala, and hypothalamus to the nucleus of the solitary tract in rat. J Comp Neurol 1984, 224: 1–24. 10.1002/cne.902240102
Owens NC, Verberne AJ: An electrophysiological study of the medial prefrontal cortical projection to the nucleus of the solitary tract in rat. Exp Brain Res 1996, 110: 55–61.
Kanamaru M, Homma I: Dorsomedial medullary 5-HT 2 receptors mediate immediate onset of initial hyperventilation, airway dilation, and ventilatory decline during hypoxia in mice. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2009, 297: R34–41. 10.1152/ajpregu.90802.2008