Continuous anesthesia for 60 days in an isosmotic environment does not impair limb or cardiac regeneration in the axolotl  

在等滲環境中連續麻醉 60 天不會損害蠑螈的肢體或心臟再生

來源：Scientific Reports (2023) 13:14951

 

論文摘要概述

 

本研究開發了一種基于丙泊酚的持續麻醉方法，在等滲環境中使蠑螈維持昏迷狀態60天（覆蓋肢體和心臟再生的主要周期），存活率達75%。核心發現包括：  

麻醉組與清醒對照組的肢體截肢再生成功率相當（麻醉組3/4完全再生，對照組2/3完全再生），心臟冷凍損傷后收縮功能恢復無差異；  

 

長期禁食是導致少數再生失敗（肢體再生退化）的主因（麻醉組1例，對照組1例），與麻醉無關；  

 

等滲環境（208 mOsm/L林格氏液）是避免麻醉水腫的關鍵（低滲環境導致體重↑170%）；  

 

蘇醒后17天行為完全恢復，腎臟功能輕微影響（血漿肌酐↑趨勢），證實該方法的可行性與安全性。  

 

研究目的

 

驗證六項假設：  

1. 推翻H1：傳統低滲環境無法支持長期麻醉（圖1c-e證實水腫）；  

2. 證實H2：等滲環境穩定體重（圖2a）；  

3. 證實H3-H4：清醒蠑螈在等滲環境中禁食60天可完成心臟再生（圖2b-c）；  

4. 證實H5：麻醉不影響心臟/肢體再生（圖4a-f）；  

5. 部分驗證H6：再生代謝耗氧變化源于損傷本身，麻醉消除行為干擾（圖5a）。  

 

研究思路

 

分階段遞進實驗：  

預實驗1：低滲環境麻醉12天，發現水腫（圖1c-e），推翻H1；  

 

預實驗2：等滲環境（林格氏液）麻醉3天，體重穩定（圖2a），支持H2；  

 

預實驗3：清醒蠑螈在等滲環境中禁食60天，心臟功能恢復（圖2c），支持H3-H4；  

 

主實驗：等滲環境+丙泊酚麻醉60天，對比肢體截肢（圖4d-f）與心臟冷凍損傷（圖4a-c）的再生效果，結合耗氧率（圖5a）和腎功能監測（圖5b）。  

 

測量數據、來源及研究意義

 

1. 體重與水腫（圖1c, 圖2a）  

   低滲麻醉導致體重↑170%（圖1c），證實滲透壓失衡引發水腫；等滲環境維持體重穩定（圖2a），為長期麻醉提供關鍵條件。  

   

2. 心臟功能恢復（圖2c, 圖4c）  

   非收縮分數顯著↓（圖2c: 禁食組p<0.05，喂食組p<0.01；圖4c: 麻醉/清醒組p<0.05），證實心臟再生不受環境滲透壓或麻醉影響。  

 

3. 肢體再生形態（圖4d-f）  

   長度直徑比無組間差異（p=0.77，圖4f），但禁食導致少數再生退化（圖4e），提示營養狀態是再生成功的關鍵變量。  

4. 耗氧率（O? consumption rate）（圖5a）  

   使用丹麥Unisense微電極在密閉呼吸室測量（方法見"Respirometry"）。  

   清醒心臟再生組耗氧率↓14/35 dpi（p<0.05），反映損傷本身抑制代謝；  

 

   麻醉組整體耗氧率↓（p<0.05），但再生過程未引發額外變化；  

 

   研究意義：Unisense微電極實現水生環境高精度氧監測，證實再生代謝需求獨立于行為干擾。  

 

 

5. 腎功能與皮膚損傷（圖5b-d）  

   血漿肌酐↑趨勢（圖5b），提示60天麻醉接近腎臟耐受極限；皮膚損傷（25%，圖5c）源于制動性壓瘡，非藥物毒性（圖5d）。  

 

 

丹麥Unisense微電極數據的特殊意義

 

該技術通過密閉呼吸室實時監測耗氧率（方法：校準后密封測量2小時氧飽和度變化），實現：  

高精度代謝解析：規避行為干擾，直接量化心臟損傷后代謝抑制（耗氧率↓14/35 dpi）；  

 

麻醉代謝評估：證實丙泊酚降低基礎耗氧率，但再生過程未加劇代謝負擔；  

 

技術優勢：水環境兼容性、微升級樣本需求，為水生生物長周期研究提供可靠方案。

  

結論

 

1. 首創60天持續麻醉模型，破解再生研究中行為-生理解耦難題；  

2. 等滲環境是避免水腫的核心，禁食（非麻醉）是再生失敗風險因素；  

3. Unisense微電極證實再生代謝由損傷本身調控，為活體長周期研究提供工具；  

4. 應用于心臟/肢體再生機制研究（如活細胞示蹤、免疫細胞動態監測）。