Volatile anesthetic isoflurane contributes to postoperative cognitive dysfunction and inhibition of long-term potentiation (LTP), a synaptic model of learning and memory, but the mechanisms are uncertain. Central neuronal α 4 β 2 subtype nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are involved in the induction of LTP in the hippocampus. Isoflurane inhibits α 4 β 2 nAChRs at concentrations lower than those used for anesthesia. Therefore, we hypothesized that isoflurane-inhibited LTP induction of hippocampal CA1 neurons via α 4 β 2 nAChRs subtype inhibition.Transverse hippocampal slices (400μm thick) were obtained from male rats (6–8 weeks old). Population spikes were evoked using extracellular electrodes by electrical stimulation of the Schaffer collateral-commissural pathway of rat hippocampal slices. LTP was induced using high frequency stimulation (HFS; 100Hz, 1s). Clinically relevant concentrations (0.125-0.5mM) of isoflurane with or without nicotine (nAChRs agonist), mecamylamine (nAChRs antagonist), 3-[2(S)-2-azetidinylmethoxy] pyridine (A85380) and epibatidine (α 4 β 2 nAChRs agonist), dihydro β erythroidine (DHβE) (α 4 β 2 nAChRs antagonist) were added to the perfusion solution 20min before HFS to test their effects on LTP by HFS respectively.A brief HFS induced stable LTP in rat hippocampal slices, but LTP was significantly inhibited in the presence of isoflurane at concentrations of 0.125-0.5mM. The inhibitive effect of isoflurane on LTP was not only reversible and could be prevented by nAChRs agonist nicotine and α 4 β 2 nAChRs agonist A85380 and epibatidine, but also mimicked and potentiated by nAChRs antagonist mecamylamine and α 4 β 2 nAChRs antagonist DHβE.Inhibition of α 4 β 2 nAChRs subtype of hippocampus participates in isoflurane-mediated LTP inhibition.
Le mécanisme par lequel l’isoflurane contribue à la dysfonction cognitive postopératoire et à l’inhibition de la potentialisation à long terme (LTP), qui est un modèle synaptique de l’apprentissage et de la mémoire, est incertain. Les récepteurs nicotiniques acétylcholinergiques neuronaux centraux (nAChRs) du sous-type α 4 β 2 sont impliqués dans l’induction de LTP dans l’hippocampe. L’isoflurane inhibe les α 4 β 2 nAChRs à des concentrations plus basses que celles utilisées en anesthésie. Nous avons émis l’hypothèse que l’isoflurane inhibe l’induction de la LTP dans les neurones CA1 de l’hippocampe via l’inhibition des nAChRs α 4 β 2 .Des tranches transverses d’hippocampe (400μm d’épaisseur) ont été obtenues à partir de rats mâles âgés de six à huit semaines. Des pics de signaux populationnels ont été évoqués par stimulation de la voie de Schaffer controlatérale-commissurale des tranches d’hippocampe au moyen d’électrodes extracellulaires. La LTP a été induite par stimulation à haute-fréquence (HFS ; 100Hz, 1s). Des concentrations d’isoflurane compatibles avec l’usage clinique (0,125–0,5mM) avec ou sans nicotine (agoniste nAChRs), mécamylamine (antagoniste nAChRs), 3-[2(S)-2-azetidinylmethoxy] pyridine (A85380) et épibatidine (agoniste α 4 β 2 nAChRs) ou dihydro-β-érythroïdine (DHβE) (agoniste α 4 β 2 nAChRs) ont été ajoutés au soluté de perfusion avant la HFS pour déterminer leur effet respectif sur la LTP.Une courte HFS a induit une LTP stable dans les tranches d’hippocampe de rat, mais la LTP était significativement inhibée par la présence d’isoflurane à des concentrations de 0,125–0,5mM. L’effet inhibiteur de l’isoflurane sur la LTP a été renversé et a pu être empêché par la nicotine (agoniste des nAChRs), l’A85380 et l’épibatidine (agonistes des α 4 β 2 nAChRs). De plus, cet effet inhibiteur a pu être reproduit et potentialisé par la mécamylamine (antagoniste nAChRs) et la DHβE (antagoniste α 4 β 2 nAChRs).L’inhibition des α 4 β 2 nAChRs de l’hippocampe participe à l’inhibition de la LTP médiée par l’isoflurane.