La tossicità degli anestetici generali sul cervello di topo in via di sviluppo

Common general anesthetics administered to young rats at the peak of brain development cause widespread apoptotic neurodegeneration in their immature brain. Behavioral studies have shown that this leads to learning and memory deficiencies later in life.The subiculum,a part of the hippocampus proper and Papez’s circuit,is involved in cognitive development and is vulnerable to anesthesia-induced developmental neurodegeneration. This degeneration is manifested by acute substantial neuroapoptotic damage and permanent neuronal loss in later stages of synaptogenesis. Since synapse formation is a critical component of brain development, we examined the effects of highly neurotoxic anesthesia combination (isoflurane, nitrous oxide, and midazolam) on ultrastructural development of synapses in the rat subiculum. We found that this anesthesia, when administered at the peak of synaptogenesis, causes long-lasting injury to the subicular neuropil. This is manifested as neuropil scarcity and disarray, morphological changes indicative of mitochondria degeneration, a decrease in the number of neuronal profiles with multiple synaptic boutons and significant decreases in synapse volumetric densities. We believe that observed morphological disturbances of developing synapses may, at least in part, contribute to the learning and memory deficits that occur later in life after exposure of the immature brain to general anesthesia

Numerosi studi hanno dimostrato che l’esposizione di varie specie animali ad anestesia generale durante il periodo di massimo sviluppo del cervello causa la morte per apoptosi di un gran numero di neuroni, che si traduce in deficit di memoria e di apprendimento in questi stessi animali durante la vita adulta. Il subicolo, che fa parte dell’ippocampo e del circuito di Papez, e’ fondamentale per un corretto sviluppo cognitivo ed e’ tra le aree del cervello piu’ vulnerabili al danno indotto da anestesia. Dal momento che la sinaptogenesi e’ una componente fondamentale dello sviluppo del cervello, abbiamo studiato gli effetti di una comune combinazione di anestetici (isofluorano, protossido d’azoto e midazolam) sullo sviluppo ultrastrutturale delle sinapsi del subicolo di ratto. Abbiamo dimostrato che, quando somministrata al picco della sinaptogenesi, questa anestesia causa un danno permanente al neuropilo subicolare. Tale danno e’ caratterizzato da una scarsita’ di profili cellulari, da degenerazione mitocondriale, da una riduzione del numero di bottoni sinaptici multipli e dalla diminuzione delle densita’ sinaptiche volumetriche. Ipotizziamo che tali alterazioni morfologiche contribuiscano almeno in parte a spiegare i deficit di memoria e di apprendimento che si osservano durante la vita adulta in topi esposti ad una anestesia generale al picco della sinaptogenesi