ケタミン/キシラジンとバルビツール酸塩は、マウスモデルで微小網の形態と運動性を異なって調節します

脳の居住免疫細胞であるミクログリアは、非常に短縮され、運動性があり、その形態はその機能に強く関連しています。ミクログリアは脳の実質を常に監視し、脳の恒常性と微調整ニューロンネットワークを維持するために重要です。ニューロンに影響を与えることに加えて、麻酔薬は、非神経細胞、特にミクログリアによって媒介される広範な効果を持っている可能性があります。したがって、微小な運動性と形態に及ぼす、ケタミン/キシラジンとバルビツール酸塩の2つの一般的に使用される麻酔薬の2つの効果を調べました。in vivoイメージングおよび脳波（EEG）の2光子の組み合わせ（麻酔および麻酔マウスの脳波（EEG）記録、およびex vivo切片の自動分析を使用して、ミクログリアの形態とダイナミクスを評価しました。ケタミン/キシラジンとペントバルビタール麻酔の投与により、EEGプロファイルがまったく異なることがわかりました。両方の麻酔薬はミクログリアの運動性を低下させましたが、ケタミン/キシラジンの投与のみがin vivoでのミクログリアの複雑さの減少につながりました。in vivoでの細胞ダイナミクスの変化は、複雑さ指数やリム化長など、in vivoのミクログリア細胞のいくつかの特徴の領域依存性の減少に関連していましたが、チオペンタルは細胞質のサイズを変更しました。我々の結果は、麻酔薬が神経活動とミクログリアの形態力学に大きな影響を及ぼし、バルビツール酸塩がミクログリア形態の研究の好ましい麻酔薬である可能性があることを示しています。これらの発見は、間違いなく、神経生理学および麻酔誘発性神経毒性におけるミクログリア細胞の麻酔薬の機能的関連性に関する説得力のある質問を提起するでしょう。

Microglia, the resident immune cells of the brain, are highly ramified and motile and their morphology is strongly linked to their function. Microglia constantly monitor the brain parenchyma and are crucial for maintaining brain homeostasis and fine-tuning neuronal networks. Besides affecting neurons, anesthetics may have wide-ranging effects mediated by non-neuronal cells and in particular microglia. We thus examined the effect of two commonly used anesthetic agents, ketamine/xylazine and barbiturates, on microglial motility and morphology. A combination of two-photon in vivo imaging and electroencephalography (EEG) recordings in unanesthetized and anesthetized mice as well as automated analysis of ex vivo sections were used to assess morphology and dynamics of microglia. We found that administration of ketamine/xylazine and pentobarbital anesthesia resulted in quite distinct EEG profiles. Both anesthetics reduced microglial motility, but only ketamine/xylazine administration led to reduction of microglial complexity in vivo. The change of cellular dynamics in vivo was associated with a region-dependent reduction of several features of microglial cells ex vivo, such as the complexity index and the ramification length, whereas thiopental altered the size of the cytoplasm. Our results show that anesthetics have considerable effects on neuronal activity and microglial morphodynamics and that barbiturates may be a preferred anesthetic agent for the study of microglial morphology. These findings will undoubtedly raise compelling questions about the functional relevance of anesthetics on microglial cells in neuronal physiology and anesthesia-induced neurotoxicity.