吸入麻醉藥鎮(zhèn)痛、催眠作用受體機(jī)制研究進(jìn)展

吸入麻醉藥鎮(zhèn)痛、催眠作用受體機(jī)制研究進(jìn)展【摘要】鎮(zhèn)痛、催眠作用是吸入麻醉藥最基本、最重要的作用，其作用機(jī)制較為復(fù)雜，可能與NMDA、GABA、甘氨酸受體，α-氨基羥甲基口惡唑丙酸(AMPA)、神經(jīng)元煙堿受體及γ-羥基丁酸(GHB)受體等有關(guān)，此外還可能涉及其他機(jī)制，現(xiàn)就吸入麻醉藥鎮(zhèn)痛、催眠作用與上述受體的關(guān)系作一綜述。

【關(guān)鍵詞】吸入麻醉藥;催眠;鎮(zhèn)痛;受體;機(jī)制

吸入麻醉藥由于誘導(dǎo)和蘇醒迅速，麻醉可控性好而在臨床廣泛應(yīng)用，但是其麻醉作用的確切機(jī)制目前尚不清楚[1-2]。近年來(lái)，許多離體研究結(jié)果顯示，其作用機(jī)制可能涉及細(xì)胞膜、多種受體、離子通道及神經(jīng)遞質(zhì)[3-5]，但確切機(jī)制遠(yuǎn)未闡明。全身麻醉包括鎮(zhèn)痛、催眠、意識(shí)消失、認(rèn)知障礙、肌松、抑制異常應(yīng)激反應(yīng)等諸多方面，而催眠、鎮(zhèn)痛作用是其諸多作用中最基本、最重要的作用。本文總結(jié)了吸入麻醉藥鎮(zhèn)痛、催眠作用與NMDA、GABA、GHB、甘氨酸受體、AMPA及神經(jīng)元煙堿受體的關(guān)系。

1NMDA受體

N-甲基-D-天門(mén)冬氨酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受體是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)重要的興奮性氨基酸受體，與疼痛、鎮(zhèn)痛、睡眠、全身麻醉等有關(guān)。NMDA受體屬于配體門(mén)控型離子通道的超家族成員，是一種獨(dú)特的雙重門(mén)控通道，既受膜電位控制也受其他神經(jīng)遞質(zhì)控制。

Stabernack等研究發(fā)現(xiàn)，鞘內(nèi)注射N(xiāo)MDA受體拮抗劑MK801能使異氟烷的肺泡氣最低有效濃度(minimumalveolarconcentration,MAC,可反映吸入麻醉藥的鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)度)下降約65%，并且發(fā)現(xiàn)MAC下降的程度與脊髓中MK801的濃度呈正相關(guān)。大鼠鞘內(nèi)注射N(xiāo)MDA受體拮抗劑AP510mg能使七氟醚的MAC下降%左右;鞘內(nèi)注射N(xiāo)MDA受體拮抗CGS19755能使氟烷的MAC下降約80%。提示脊髓的NMDA受體參與了全麻藥鎮(zhèn)痛作用的調(diào)制過(guò)程。而我室杭黎華等通過(guò)在體行為學(xué)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，不同劑量NMDA經(jīng)鞘內(nèi)給藥，對(duì)給予吸入麻醉藥小鼠的翻正反射恢復(fù)時(shí)間(reflextime,RT)卻沒(méi)有影響，提示NMDA受體并非吸入麻醉藥催眠作用的主要靶位。在醋酸扭體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，NMDA可拮抗吸入麻醉藥的鎮(zhèn)痛作用。我室王瑞明等也發(fā)現(xiàn)NMDA受體甘氨酸位點(diǎn)主要參與異氟烷對(duì)熱、急性化學(xué)刺激的鎮(zhèn)痛作用。這些均提示脊髓的NMDA受體是吸入麻醉藥鎮(zhèn)痛作用的重要靶位。

2GABAA受體

γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyricacid,GABA)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的抑制性遞質(zhì)。GABA受體分為GABAA、GABAB、GABAC3種亞型,其中GABAA亞型與麻醉的關(guān)系最為密切。GABA受體不僅能被GABA及其變構(gòu)體激活，同時(shí)也受多種全身麻醉藥的間接調(diào)節(jié)或直接激活。當(dāng)劑量增大時(shí)，這些麻醉藥能完全模擬GABA誘導(dǎo)的抑制性效應(yīng)，表明中樞GABA系統(tǒng)在全身麻醉藥的作用中起著重要作用。該受體被廣泛認(rèn)為是多種全身麻醉藥的作用靶點(diǎn)。

一般認(rèn)為GABAA受體是丙泊酚主要作用靶位之一。丙泊酚可以增強(qiáng)GABA介導(dǎo)的單離子通道和全細(xì)胞電流，也可以不依賴(lài)于GABA而直接激活GABAA受體。王擒云等[10]采用熱板法和甲醛實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在中腦導(dǎo)水管周?chē)屹|(zhì)腹外側(cè)區(qū)(ventrolateralportionoftheperiaqueductalgraymatter,vlPAG)微量注射丙泊酚產(chǎn)生明顯的痛敏作用，此作用可被相同部位微量注射GABAA受體的競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑荷包牡丹堿(bicuculline，Bic)部分拮抗;用免疫組化方法研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚vlPAG微量注射使甲醛引起的脊髓背角各層Fos免疫反應(yīng)樣神經(jīng)元(Fos-likeimmunoreactivity,FLI)陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)明顯增多,荷包牡丹堿vlPAG微量注射可部分拮抗這一作用，因此推測(cè)丙泊酚在大鼠vlPAG產(chǎn)生的痛敏作用部分由位于脊髓上的內(nèi)源性痛覺(jué)下行抑制系統(tǒng)中GABAA受體介導(dǎo)。用膜片鉗全細(xì)胞記錄發(fā)現(xiàn)，異氟醚可增強(qiáng)小鼠小腦蒲肯野神經(jīng)元GABA激活的Cl-內(nèi)流[11]。安氟醚可增強(qiáng)蒲肯野神經(jīng)元介導(dǎo)的電流并導(dǎo)致細(xì)胞膜超極化，此作用可被Bic拮抗[12]。

但我室顏梅等[13]在建立良好的小鼠催眠、鎮(zhèn)痛模型的基礎(chǔ)上，將一葉秋堿(securinine,Se)和Bic作為工具藥，體探討了小鼠催眠、鎮(zhèn)痛的機(jī)制是否與GABAA受體有關(guān)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，給予足夠劑量的Se和Bic對(duì)模型小鼠的睡眠、痛閾均無(wú)明顯影響。我們以前的工作也表明Se和Bic不能拮抗靜脈麻醉藥的催眠作用[14]，靳艷卿等[15]也用大鼠證實(shí)Bic對(duì)異氟醚催眠、鎮(zhèn)痛無(wú)明顯影響。離體實(shí)驗(yàn)與在體實(shí)驗(yàn)不吻合的原因可能是：腦內(nèi)存在復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，麻醉藥的全麻作用的機(jī)制涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多個(gè)水平、多個(gè)部位和多種機(jī)制。離體實(shí)驗(yàn)僅觀察了某一核團(tuán)、某種細(xì)胞的單一機(jī)制。此外，在體實(shí)驗(yàn)同時(shí)受神經(jīng)、體液、內(nèi)分泌等諸多因素調(diào)節(jié)等。

3GHB受體

γ-羥基丁酸(gamma-hydroxybutyricacid，GHB)是腦內(nèi)的內(nèi)源性化合物，主要合成于GABA。腦內(nèi)GHB以Ca2+依賴(lài)方式釋放并存在Na+依賴(lài)性攝取系統(tǒng)。GHB具有兩種不同親和力的特異性受體，其中高親和力受體僅表達(dá)于神經(jīng)元。目前已經(jīng)確定了GHB受體的特異性激動(dòng)劑NCS-356和拮抗劑NCS-382。

GHB受體是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的中樞抑制性受體，屬于G蛋白耦聯(lián)受體超家族，目前已經(jīng)確定的GHB受體的特異性拮抗劑NCS-382(6,7,8,9-tetrahydro-5-hydroxy-5H-benzocyclohept-6-ylideneaceticacid)是GHB的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，能部分或全部阻斷GHB諸如鎮(zhèn)靜、麻醉及刺激腦內(nèi)多巴胺合成等的作用[16]。谷淑玲等[17]研究表明，靜脈麻醉藥羥丁酸鈉(sodiumoxybate，γ-OH)對(duì)大鼠腦缺血/再灌注損傷具有一定的保護(hù)作用，此腦保護(hù)作用與GHB受體有關(guān)。但其與麻醉藥作用機(jī)制的關(guān)系尚未見(jiàn)報(bào)道。近來(lái)，我們的預(yù)實(shí)驗(yàn)已表明GHB受體拮抗劑NCS-382能夠拮抗異氟醚、七氟醚和安氟醚的催眠作用，對(duì)異氟醚的鎮(zhèn)痛作用沒(méi)有明顯影響，這表明：GHB受體可能與吸入麻醉藥的催眠作用有關(guān)，而與鎮(zhèn)痛作用的關(guān)系尚待進(jìn)一步研究。

4甘氨酸受體

士的寧敏感的甘氨酸受體(strychnine-sensitiveglycinereceptor,GlyR)是第一個(gè)從哺乳類(lèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分離的神經(jīng)遞質(zhì)受體蛋白，由48ku的α亞基和56ku的β亞基構(gòu)成5聚體，它是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的抑制性受體。同GABAA受體一樣，GlyR也是Cl-選擇性通道蛋白，屬于配體門(mén)控通道超家族中的一員。GlyR激活引起的Cl-內(nèi)流可使突觸后膜超極化，神經(jīng)元興奮性降低，而大多數(shù)吸入麻醉藥和靜脈麻醉藥都對(duì)GlyR有一定的調(diào)節(jié)作用。

以往的許多離體實(shí)驗(yàn)證實(shí)，GlyR在吸入麻醉藥的作用中起重要的作用，大多數(shù)吸入麻醉藥都能夠增強(qiáng)GlyR的功能[18]。士的寧(strychnine,Stry)是GlyR特異的競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑，陳龑等[19]在探討GlyR對(duì)吸入麻醉藥的催眠、鎮(zhèn)痛作用的影響實(shí)驗(yàn)中，用了足夠大劑量的Stry對(duì)吸入麻醉藥催眠小鼠的睡眠時(shí)間(ST)仍無(wú)明顯影響()，這提示GlyR不是吸入麻醉藥催眠作用的主要靶位。而在熱板實(shí)驗(yàn)中，鞘內(nèi)注射(intrathecalinjection,it)Stry可使吸入麻醉藥七氟醚、異氟醚、安氟醚和乙醚鎮(zhèn)痛小鼠的熱板法痛閾(HPPT)明顯降低，提示脊髓GlyR是吸入麻醉藥乙醚、安氟醚、七氟醚和異氟醚鎮(zhèn)痛作用的重要靶位。

5AMPA受體

α-氨基羥甲基口惡唑丙酸(AMPA)是AMPA受體(谷氨酸受體的一種亞型)的特異性激動(dòng)劑。由于側(cè)腦室或鞘內(nèi)給藥可使藥物直接作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同部位，并可避免或最大限度地排除經(jīng)靜脈或腹腔給藥對(duì)機(jī)體中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的影響，使觀察結(jié)果更為可靠。因此，我室杭黎華等[20]采用側(cè)腦室和鞘內(nèi)給藥方法分別研究了AMPA受體與吸入麻醉藥催眠、鎮(zhèn)痛作用的關(guān)系。結(jié)果顯示，足夠大劑量的AMPA對(duì)吸入麻醉藥催眠小鼠的ST無(wú)明顯的影響，提示AMPA受體并非吸入麻醉藥催眠作用的主要靶位。而在熱板法實(shí)驗(yàn)中，鞘內(nèi)給予AMPA可使小鼠活動(dòng)明顯增多，HPPT明顯降低，表明AMPA可拮抗吸入麻醉藥的鎮(zhèn)痛作用。

綜上所述，腦內(nèi)的AMPA受體與吸入麻醉藥安氟醚、異氟醚、七氟醚的催眠作用關(guān)系不大，脊髓的AMPA受體參與了吸入麻醉藥安氟醚、異氟醚、七氟醚的鎮(zhèn)痛作用。

6神經(jīng)元煙堿受體(nnAChRs)

作為配體門(mén)控離子通道超家族成員的神經(jīng)元煙堿受體(neuronalnicotinicacetylcholinereceptors,nnAChRs)分布于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng),包括多種亞型，具有廣泛的生理作用。許多研究表明低于麻醉劑量的氟烷和異氟醚等吸入全麻藥能抑制膽堿受體的功能。閆肅等[21]在nnAChRs與異氟醚、七氟醚催眠和鎮(zhèn)痛作用的關(guān)系研究中發(fā)現(xiàn)，側(cè)腦室注射煙堿能夠劑量依賴(lài)性地縮短異氟醚、七氟醚催眠小鼠的ST,在大劑量(40μg)時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的拮抗作用;在熱板法中，鞘內(nèi)注射煙堿能劑量依賴(lài)性地降低異氟醚、七氟醚鎮(zhèn)痛小鼠的HPPT;但在扭體法中鞘內(nèi)注射煙堿對(duì)扭體次數(shù)卻無(wú)明顯影響。這表明nnAChRs是異氟醚、七氟醚催眠作用的重要靶位;也是異氟醚、七氟醚抗熱刺激傷害的重要靶位，但與其抗化學(xué)內(nèi)臟痛作用關(guān)系不大。

7結(jié)語(yǔ)

吸入麻醉藥廣泛地運(yùn)用于臨床160余年，其作用機(jī)制至今未明。人們普遍認(rèn)為：吸入麻醉藥作用于細(xì)胞膜蛋白而致全麻。劉洋等[22]在吸入麻醉藥作用機(jī)制的研究進(jìn)展一文中闡述了全麻機(jī)制的脂質(zhì)學(xué)說(shuō)和蛋白質(zhì)學(xué)說(shuō)的建立和演進(jìn)，但由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性，其確切機(jī)制仍不能闡明。本文總結(jié)了幾種受體與吸入麻醉藥催眠、鎮(zhèn)痛的關(guān)系，綜上所述，GHB、nnAChRs與吸入麻醉藥的催眠有關(guān)，而NMDA、GlyR及AMPA與其鎮(zhèn)痛作用有關(guān)，其確切的機(jī)制還有待更深入的研究。

【參考文獻(xiàn)】

[1]MashourGA,FormanSA,CampagnaJA.Mechanismsofgeneralanesthesia:frommoleculestomind[J].BestPractResClinAnaesthesiol,2005,19(3):349-364.

CampagnaJA,MillerKW,Fomanofactionsofinhaledanesthetics[J].NEnglJMed,2003,348(21):2110-2124.

KitamuraA,SatohR,NaganoT,etal.HalothanemodulatesNMDAandnon-NMDAexcitatorysynaptictransmissioninratcorticalneurons[J].JAnesth,2005,19(1):66-72.

FranksNP.Moleculartargetsunderlyinggeneralanaesthesia[J].BrJPharmacol,2006,147(Suppl1):S72-S81.

UrbanBW,BleckwennM,Barannofanestheticswiththeirtargets:non-specific,specificorboth?[J].PharmacolTher,2006,111(3):729-770.

RampilIJ.Anestheticpotencyisnotalteredafterhypothermicspinalcordtransectioninrats[J].Anesthesiology,1994,80(3):606-610.

StabernackC,SonnerJM,LasterM,etal.SpinalN-methyl-d-aspartatereceptorsmaycontributetotheimmobilizingactionofisoflurane[J].AnesthAnalg,2003,96(1):102-107.

杭黎華,戴體俊,曾因明.N-甲基-D-天門(mén)冬氨酸受體與吸入麻醉藥對(duì)小鼠催眠、鎮(zhèn)痛作用的關(guān)系[J].中華麻醉學(xué)雜志,2006,26(3):269-271.

王瑞明,方才,李惠萍,等.異氟烷催眠、鎮(zhèn)痛作用與NMDA受體甘氨酸位點(diǎn)的關(guān)系[J].中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2007,23(2):189-193.

[10]王擒云,楊建平,戴體俊,等.GABAA受體部分介導(dǎo)丙泊酚在中腦導(dǎo)水管周?chē)屹|(zhì)腹外側(cè)區(qū)的致痛覺(jué)過(guò)敏作用[J].中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2006,22(2):175-180.

[11]HallAC,LiebWR,FranksNP.Stereoselectiveandnon-stereoselectiveactionsofisofluraneontheGABAAreceptor[J].BrJPharmacol,1994,112(3):906-910.

[12]AntkowiakB,HeckD.EffectsofthevolatileanestheticenfluraneonspontaneousdischargerateandGABAA-mediatedinhibitionofPurkinjecellsinratcerebellarslices[J].JNeurophysiol,1997,77(5):2525-2538.

[13]顏梅,戴體俊.吸入麻醉藥鎮(zhèn)痛、催眠作用與GABAA受體的關(guān)系[J].中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2004,20(5):521-523.

[14]孟晶,原穎新,戴體俊.一葉秋堿和荷包牡丹堿催醒作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].徐州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2001，21(5):345-347.

[15]靳艷卿,段世明,王鈞,等.側(cè)腦室注射蠅蕈醇和荷包牡丹堿對(duì)大鼠異氟烷最低麻醉濃度的影響[J].中國(guó)藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志,2000,14(4):287-290.

[16]CastelliMP,MocciL,LangloisX,etal.Quantitativeautor