Onderzoek laat zien hoe algemene anesthetica de hersenen beïnvloeden
Nieuw onderzoek bij muizen onthult voor het eerst dat verschillende medicijnen die algemene anesthesie induceren, een hersencircuit activeren dat slaap teweegbrengt.
De wetenschappers van Duke University in Durham, NC die het onderzoek hebben uitgevoerd, suggereren dat de bevindingen zullen helpen om betere medicijnen te ontwikkelen die slaap kunnen opwekken met minder bijwerkingen.
Sinds 1846, toen een tandarts en een chirurg de eerste succesvolle chirurgische ingreep uitvoerden om anesthesie toe te passen, zijn er een aantal algemene anesthetica op de markt gekomen. Maar tot de recente studie was het niet duidelijk hoe deze stoffen bewustzijnsverlies veroorzaakten.
In een Neuron papier, beschrijven de onderzoekers hoe ze de cellen in de hypothalamus aan de basis van de hersenen ontdekten.
De cellen, die voornamelijk uit neuro-endocriene cellen bestaan, zitten "in en nabij de supraoptische kern" in de hypothalamus en "worden voortdurend en algemeen geactiveerd door meerdere klassen van [algemene anesthetica]", schrijven ze.
Neuro-endocriene cellen zijn cellen die, net als neuronen of zenuwcellen, signalen van het zenuwstelsel ontvangen, behalve dat ze reageren door hormonen te produceren en af te geven.
Bijna alle organen van het lichaam bevatten neuro-endocriene cellen, en de hormonen die ze afgeven, beheersen veel van zijn functies. De cellen hebben zeer lange projecties waardoor ze de hormonen afgeven, bijvoorbeeld in de bloedbaan.
De recente studie is niet alleen belangrijk omdat het duidelijk maakt hoe algemene anesthetica werken, maar ook omdat het de vitale rol benadrukt die hormonen spelen bij het beheersen van toestanden die de hele hersenen beïnvloeden.
Sommige hersencircuits zijn actief tijdens de slaap
Decennia lang was de standaardtheorie over algemene anesthesie dat de medicijnen die het induceren de hersenactiviteit zodanig remmen dat de persoon niet kan bewegen of pijn kan voelen.
De laatste tijd zijn wetenschappers echter gaan beseffen dat bepaalde hersencircuits erg actief zijn tijdens de slaap.
Studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat hersencircuits die actief zijn tijdens de slaap, mensen niet alleen helpen om informatie te consolideren die ze hebben verkregen terwijl ze wakker waren, maar ze ook helpen om nieuwe informatie te leren terwijl ze slapen.
Senior studie auteur Fan Wang, die hoogleraar neurobiologie is aan de Duke University School of Medicine, en haar team vroegen zich af of hetzelfde zou kunnen gelden voor algemene anesthesie. Wat als algemene anesthetica meer deden dan de hersenactiviteit afremmen? Kunnen de stoffen ook sommige circuits activeren?
Om dit te onderzoeken, veroorzaakten ze algemene anesthesie bij muizen met behulp van verschillende medicijnen die anesthesiologen gebruiken om mensen in slaap te brengen voor operaties.
Neuro-endocriene systeem heeft een sterke rol
Omdat ze de medicijnen labelden met moleculaire markers, kon het team hun bestemming traceren in de hersenen van de muizen. De meest voorkomende bestemming bleek de supraoptische kern te zijn.
De neuro-endocriene cellen in dit kleine gebied van de hersenen geven een verscheidenheid aan hormonen af, waaronder vasopressine, een hormoon dat vele functies vervult, waaronder het helpen reguleren van de bloeddruk.
De onderzoekers waren verrast door dit resultaat. Ze hadden niet verwacht dat het neuro-endocriene systeem zo'n actieve rol zou spelen bij algemene anesthesie.
Vervolgens voerden ze verdere experimenten uit met geavanceerde chemische en optische technieken waarmee ze deze specifieke groep cellen bij muizen konden in- en uitschakelen.
Door de cellen in te schakelen, stopten de muizen met bewegen en vielen ze in een diepe, langzame slaap die meestal optreedt tijdens bewusteloosheid. Door de cellen uit te schakelen, konden de muizen niet meer in slaap vallen.
Toen ze vergelijkbare tests uitvoerden bij muizen onder algemene anesthesie, ontdekte het team dat het vooraf activeren van de neuro-endocriene cellen ervoor zorgde dat de anesthesie langer duurde, terwijl het zwijgen van de cellen deze verkortte.
Studieauteur Dr. Luping Yin, die in het laboratorium van Prof. Wang werkt, zegt dat veel medicijnen voor het opwekken van slaap "vervelende bijwerkingen" hebben.
Volgens een nationaal onderzoek uit 2005–2010 dat de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) in 2013 rapporteerden, zei ongeveer 4 procent van de volwassenen in de Verenigde Staten dat ze in de afgelopen 30 dagen voorgeschreven slaapmiddelen hadden gebruikt.
"Als we manieren kunnen vinden om dit neurale circuit te manipuleren, misschien door ons te richten op hormonen of kleine peptiden, dan zou dat kunnen leiden tot de ontwikkeling van betere slaappillen."
Dr. Luping Yin
