全身麻醉藥物對神經(jīng)發(fā)育的影響在臨床和臨床前研究中存在高度爭議。近年來積累的證據(jù)表明，早期生命階段的社交認知發(fā)展更容易受到全身麻醉的影響。然而，青春期的行為特征及其潛在機制仍不明確。

基于此，2025年3月11日空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院麻醉與圍手術(shù)期醫(yī)學(xué)科董海龍教授研究團隊在Molecular Psychiatry雜志發(fā)表了“S-ketamine exposure in early postnatal period induces social deficit mediated by excessive microglial synaptic pruning”揭示了在早期出生后階段暴露于S-氯胺酮會通過過度的小膠質(zhì)細胞突觸修剪誘導(dǎo)社交缺陷。

作者通過機器學(xué)習(xí)輔助行為分析工具：社交行為圖譜（Social Behavioral Atlas, SBeA）觀察到，早期出生后暴露于S-氯胺酮（氯胺酮右旋對映體）會特異性地導(dǎo)致社交能力和社交認知的缺陷。此外，S-氯胺酮暴露持續(xù)激活前額葉皮層（PFC）中的小膠質(zhì)細胞，出現(xiàn)過度的突觸修剪和樹突結(jié)構(gòu)異常，從而導(dǎo)致興奮性突觸傳遞的過度激活。值得注意的是，S-氯胺酮暴露激活了小膠質(zhì)細胞中的Stat1-Arg1通路。下調(diào)Arg1表達或預(yù)防性給予Arg1選擇性抑制劑nor-NOHA可以逆轉(zhuǎn)小膠質(zhì)細胞的過度激活，并減輕由S-氯胺酮暴露引起的神經(jīng)發(fā)育障礙。作者的研究明確了早期出生后S-氯胺酮暴露在青春期引發(fā)的異常行為表型，并揭示了一個預(yù)防麻醉相關(guān)神經(jīng)發(fā)育異常的潛在靶點。

圖一 早期出生后階段暴露于S-氯胺酮引發(fā)的行為變化

通過一系列濃度的S-氯胺酮（70 mg/kg至100 mg/kg），確定90 mg/kg為最佳麻醉劑量，該劑量不會顯著改變小鼠的動脈pH值、PaCO2、PaO2和SaO2。使用三維運動學(xué)習(xí)框架評估自發(fā)行為，發(fā)現(xiàn)S-氯胺酮暴露的小鼠表現(xiàn)出減少的探索行為（如嗅探和踏步），但增加了跳躍、站立（高和低）和自我梳理行為。在三箱社交范式中，對照組小鼠更傾向于與陌生小鼠互動而非物體，而S-氯胺酮暴露的小鼠則沒有這種偏好。S-氯胺酮暴露的小鼠未能形成社交記憶，在家籠中的直接社交互動時間顯著減少，并且在試驗1到試驗3之間的時間變化不明顯。埋珠實驗和梳理行為分析顯示，兩組在這些行為上沒有顯著差異，表明S-氯胺酮暴露未導(dǎo)致典型的重復(fù)行為增加。在高架十字迷宮（EPM）和曠場測試（OFT）中，S-氯胺酮暴露的小鼠表現(xiàn)出與對照組相似的焦慮水平；在巴恩斯迷宮和新物體識別（NOR）測試中，兩組的認知靈活性和工作記憶、空間記憶也無顯著差異。總結(jié)來說，早期出生后暴露于S-氯胺酮主要影響小鼠的社交行為和社交記憶，而不顯著影響其重復(fù)行為、焦慮水平或認知靈活性。

圖二 S-氯胺酮暴露導(dǎo)致青春期小鼠自發(fā)社交能力的缺陷

近年來，深度學(xué)習(xí)算法的進步促進了對動物社交行為更全面的評估。在此，作者使用社交行為圖譜（SBeA）量化自由社交行為，旨在揭示S-氯胺酮誘導(dǎo)的針對陌生/熟悉小鼠的細微社交行為變化。聚類圖展示了各組之間潛在不同的社交行為。與生理鹽水組相比，S-氯胺酮組小鼠在與熟悉小鼠的社交互動中表現(xiàn)出6種行為表型的顯著差異，其中包括1種減少的行為表型和5種增加的行為表型。而在與陌生小鼠互動時，S-氯胺酮組比對照組顯示出8種顯著減少的行為表型和4種增加的行為表型。這些行為模塊根據(jù)身體運動特征和小鼠行為圖譜被分為七種社交行為，并映射到行為圖譜中。這七種社交行為突顯了兩組之間的顯著差異。具體而言，S-氯胺酮組對熟悉小鼠表現(xiàn)出更多的冷漠行為，而接近和親社會行為則顯著減少。然而，S-氯胺酮組也表現(xiàn)出相對較高比例的防御性行為。此外，當(dāng)與陌生小鼠互動時，兩組之間的差異更加明顯。S-氯胺酮組表現(xiàn)出更多順從性和防御性行為，但在尋找、接近、探索和親社會行為方面顯著減少。

圖三 小膠質(zhì)細胞中Arg1的上調(diào)介導(dǎo)了過度的突觸修剪和異常的社交行為

為了探討Arg1信號通路在S-氯胺酮誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞激活中的作用，通過腦室內(nèi)注射pLenti-CMV-DIO-mCherry-sh-Arg1（pLenti-DIO-sh-Arg1）到Cx3cr1-CreER小鼠中，在出生后第0天（P0）下調(diào)Arg1，并在P0至P5之間兩次給予他莫昔芬誘導(dǎo)。慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)7天后，作者觀察到mCherry在前額葉皮層（PFC）Iba+小膠質(zhì)細胞中選擇性且高效的表達，且通過qPCR驗證了PFC中Arg1 mRNA水平的下降。隨后，評估了從P7到P28期間PFC中小膠質(zhì)細胞的形態(tài)和功能。接受pLenti-DIO-sh-Arg1治療的S-氯胺酮暴露小鼠中小膠質(zhì)細胞的激活顯著受到抑制，表現(xiàn)為小膠質(zhì)細胞胞體面積從P7到P14明顯減小，分支數(shù)量從P7到P28增加，以及分支長度從P7到P14延長。基于對小膠質(zhì)細胞過度激活的抑制，小膠質(zhì)細胞突觸修剪能力從P7到P28顯著逆轉(zhuǎn)，這一結(jié)果也通過3D重建圖像顯示。此外，在P14時，接受新生兒期pLenti-DIO-sh-Arg1治療后，S-氯胺酮暴露小鼠與生理鹽水組小鼠相比，CD68+溶酶體內(nèi)PSD95免疫反應(yīng)性存在顯著差異。通過下調(diào)Arg1，S-氯胺酮引起的樹突結(jié)構(gòu)破壞明顯恢復(fù)正常。在接受pLenti-DIO-sh-Arg1治療的S-氯胺酮暴露小鼠中，PFC神經(jīng)元基底樹突（而非頂端樹突）的分支復(fù)雜性顯著降低，同時頂端和基底樹突棘數(shù)量增加。樹突棘成熟度也因Arg1下調(diào)而顯著恢復(fù)，表現(xiàn)為頂端樹突中長薄型樹突棘比例減少，基底樹突中絲狀偽足/長薄型樹突棘比例減少，以及基底樹突中蘑菇型樹突棘比例增加。最后，檢測了社交表現(xiàn)是否受Arg1下調(diào)的影響。在三箱社交測試中，接受pLenti-DIO-sh-Arg1治療的S-氯胺酮暴露小鼠在社交能力測試中更傾向于陌生小鼠而非物體，在社交記憶測試中更傾向于新奇小鼠而非熟悉小鼠。同樣，S-氯胺酮暴露小鼠在Arg1下調(diào)后表現(xiàn)出社交記憶指數(shù)的提升。綜上所述，特異性下調(diào)小膠質(zhì)細胞中的Arg1足以抑制S-氯胺酮誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞過度激活，減少突觸修剪，從而有助于恢復(fù)神經(jīng)元樹突結(jié)構(gòu)和社交缺陷。

總結(jié)

本研究闡明了一種分子機制，即在出生后早期階段使用S-氯胺酮進行全身麻醉會通過小膠質(zhì)細胞功能障礙導(dǎo)致社交行為缺陷。并揭示了預(yù)防伴社交癥狀的神經(jīng)發(fā)育障礙（如自閉癥譜系障礙，ASD）的潛在靶點。

文章來源：https://doi.org/10.1038/s41380-025-02949-7

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