1、全麻药脊髓作用机制的研究进展Advances in Studies of Actions of General Anesthetics on spinal cord 汪萌芽汪萌芽皖南医学院细胞电生理研究室皖南医学院细胞电生理研究室 第11次全国高等麻醉学专业教育研讨会 2006.4.21-24.合肥前言 Introduction全麻药作用机制的研究：全麻药作用机制的研究：非特异性作用还是特异性作用？非特异性作用还是特异性作用？作用在皮层还是脊髓？作用在皮层还是脊髓？作用在感觉系统还是运动系统？作用在感觉系统还是运动系统？作用在抑制系统还是兴奋系统？作用在抑制系统还是兴奋系统？作用机制：生物大分
2、子？作用机制：生物大分子？前言 Introduction脊髓是全麻药作用的重要部位：脊髓是全麻药作用的重要部位：最低肺泡有效浓度（最低肺泡有效浓度（MAC）：给予致痛刺激时，一）：给予致痛刺激时，一半病人或动物不出现躯体扭动或逃避反应，肺泡中半病人或动物不出现躯体扭动或逃避反应，肺泡中吸入全麻药的浓度。吸入全麻药的浓度。Rampil（1994）：横断脊髓并不影响大鼠的全麻药）：横断脊髓并不影响大鼠的全麻药MAC。Antognini等等(1993)：将异氟醚（：将异氟醚（isoflurane）同时施）同时施加于脑和脊髓的加于脑和脊髓的MAC，远低于单独施加于脑的，远低于单独施加于脑的MAC。An
3、tognini等（等（2000,2001）：异氟醚或异丙酚所致）：异氟醚或异丙酚所致的暂时性记忆缺失和意识不清，是其作用于脊髓、的暂时性记忆缺失和意识不清，是其作用于脊髓、脑干的上行激活系统所致。脑干的上行激活系统所致。前言 Introduction全麻药脊髓作用的重要靶点：全麻药脊髓作用的重要靶点：脊髓神经元（背角神经元、腹角神经元等）脊髓神经元（背角神经元、腹角神经元等）的抑制作用。的抑制作用。突触传递（快、慢突触传递，兴奋性、抑制突触传递（快、慢突触传递，兴奋性、抑制性突触传递等）的影响。性突触传递等）的影响。神经递质神经递质-受体系统。受体系统。离子通道系统。离子通道系统。跨膜信号转导
4、系统。跨膜信号转导系统。基因表达系统。基因表达系统。前言 Introduction脊髓运动神经元是全麻药作用的位点：脊髓运动神经元是全麻药作用的位点：全麻药抑制伤害性反射全麻药抑制伤害性反射 镇痛和制动镇痛和制动:是否含有运动神经元是否含有运动神经元(MN)的作用成分？的作用成分？回返性回返性F波：反映波：反映a a-MN的兴奋性的兴奋性;顺行顺行M波：反映波：反映MN神经纤维的传导性神经纤维的传导性;H反射：反映反射：反映MN环路的兴奋性。环路的兴奋性。King和和Rampil（1994）在大鼠的实验表明，异氟醚）在大鼠的实验表明，异氟醚呈剂量依赖性地抑制呈剂量依赖性地抑制F波，即能降低大鼠
5、脊髓波，即能降低大鼠脊髓a a-运动运动神经元的兴奋性；而对神经元的兴奋性；而对M波无影响，说明异氟醚并波无影响，说明异氟醚并不影响动作电位在外周运动神经纤维上的传导，也不影响动作电位在外周运动神经纤维上的传导，也不影响神经肌肉接头。不影响神经肌肉接头。Isoflurane浓度浓度Head:头部（灌流）头部（灌流）Torso:躯体（肺）躯体（肺）肌电图：肌电图：M：M波波F：F波波Antognini等等1999 A&A研究技术 Preparations and Methods S1:腹根(VR);S2:背根(DR);S3:腹外侧索(VLF)麻醉浓度乙醇对运动神经元的作用MN的快兴奋性突触后电位
6、(EPSP)背根-快兴奋性突触后电流(DR-EPSC)APV-敏感性DR-EPSP和谷氨酸反应乙醇对DR-EPSP的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用 without TTXo with TTX乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用 Effects of propofol on electrophysiological properties of motoneurons in vitro.（x SD）Paired t test:*P0.05 vs control,*P0.01 vs control，#Action potentials of 7/10 a
7、ll recorded MNS were nullified.ControlPropofol（mmol/l）n=190.1(n=19)0.3(n=15)1.0(n=10)Resting potential (RP,mV)-64.24.7-65.95.4-66.04.2-67.57.0Membrane resistance(Rm,M)56.221.457.423.051.021.043.215.5Time constant(,ms)5.93.04.71.9*4.32.42.51.1*Action potential#Amplitude(Amp,mV)69.06.368.16.969.16.569
8、.38.3Threshold(TL,mV)-45.27.7-43.68.7-42.811.1-31.011.8*Overshoot(OS,mV)4.93.72.66.22.94.69.08.2Half-width(ms)1.50.52.01.61.91.41.71.1Max L.slope(mV/ms)140.339.7132.243.7137.745.8106.725.2Max R.slope(mV/ms)-87.934.3-80.023.2-76.224.1-60.020.0异丙酚对I-F关系曲线的作用20ms20mVControlPropofol0.1mM0.3mM1.0mMWash异丙
9、酚对I-F关系曲线的作用0102030405060700.00.30.60.91.2I(nA)F(Hz)Control0.1 mmol/L0.3 mmol/L1.0 mmol/LWash异丙酚对DR-EPSP的作用20 ms10 mVControlPropofol(mmol/L)0.1 0.31.0 Wash 异丙酚对MN的EPSP的浓度依赖性抑制作用（x SD）ControlPropofol（mmol/l）n=90.1(n=9)0.3(n=9)1.0(n=7)Latency(ms)2.81.03.11.13.11.3 Amplitude(Amp,mV)5.93.24.92.93.52.4*D
10、uration(ms)35.627.326.122.3*13.35.7*Area under curve(mV*ms)114.2105.875.669.929.05.7*Half-width(ms)12.612.75.14.83.63.1 Max L.slope(mV/ms)15.710.220.016.820.713.2 Max R.slope(mV/ms)-16.912.2-21.614.8*-18.313.8 Paired t test：*P0.05 vs control，*P0.01，*EPSPs were eliminated.Bicuculline对异丙酚作用的影响ControlB
11、MI BMI+P 0.1BMI+P 0.3BMI+P 1BMI+P 3WashGABAA受体阻断后异丙酚对MN的EPSP的影响（x SD）ControlPropofol（mmol/l）(n=6)0.1(n=6)0.3(n=6)1.0(n=6)3.0(n=5)Latency(ms)2.90.83.10.93.30.63.40.5 Amplitude(Amp,mV)5.93.36.23.15.32.93.31.4*Duration(ms)75.953.697.855.1*90.860.769.743.5 Area under curve(mV*ms)176.9130.1177.695.9200.7
12、112.797.561.9 Half-width(ms)19.416.310.211.228.531.414.221.3 Max L.slope(mV/ms)4.63.44.53.44.03.13.71.3 Max R.slope(mV/ms)-3.62.3-3.62.1-4.33.6-3.92.8 Paired t test：*P0.05 vs control，*P0.01，*EPSPs were eliminated.Strychnine对异丙酚作用的影响ControlStr Str+P 0.1Str+P 1Str+P 0.3Wash50msABDEFC异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用C
13、oncentration-dependent inhibitory effects of Propofol on VLF-EPSPs of MN in vitro.(x S.D.）(n=10)0.1(n=10)0.3(n=9)#1.0(n=4)#Control propofol(mmol/L)F-test among concentration groups:*P0.05，Paired t test vs control：*P0.05，*P0.01.#EPSP in one of 10 cells was eliminated,#EPSPs in 3 of 7 cells was elimin
14、ated.Latency(ms)1.80.8 1.90.7 1.90.9 2.50.1 Amplitude(Amp,mV)*4.83.2 4.01.9 3.21.9*2.72.0*Duration(ms)*46.316.3 44.520.8 30.618.6*34.00.3 Area under curve*62.443.6 49.426.6 30.220.0*22.810.6*Half-width(ms)*7.84.6 6.33.6 3.45.4*0.50.8*Max l.slope(mV/ms)2.92.1 2.92.5 2.51.7 3.02.2Max r.slope(mV/ms)-1.
15、91.0 -1.90.8 -1.91.0 -0.50.8_异丙酚对异丙酚对VLF-EPSPVLF-EPSP的抑制作用的抑制作用异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用Effects of propofol on VLF-EPSP in a MN of neonatal rat spinal cord slices in the presence of bicuculline(50 m mmol/L).Comparison of the propofol effects on DR-EPSPs and VLF-EPSPs in the same MN of neonatal rat spinal co
16、rd slices in the absence and presence of strychnine(1.0 1.0 m mmol/L)（1.0 1.0 m mmol/Lmol/L）Control0.10.3Propofol(mmol/L)WashStrychnine0.3 mmol/L PropofolWash Strychnine StrychnineEffects of propofol on VLF-EPSP in a MN of neonatal rat spinal cord slices in the presence of bicuculline(30 m mmol/L)an
17、d strychnine(1m mmol/L).RP was 63 mV异丙酚对GLU反应的抑制作用2000msControl0.10.31.0WashGluPropofol(mmol/L)异丙酚对外源性谷氨酸反应的抑制作用（x SD）ControlPropofol（mmol/l）(n=7)0.1(n=7)0.3(n=6)1.0(n=6)Amplitude(Amp,mV)10.63.19.46.04.93.3*Duration(s)16.13.816.36.813.311.0 Area under curve(mV*s)75.339.451.949.125.416.8*Half-width(s
18、)1.62.41.72.61.31.6 Max L.slope(mV/ms)1.81.62.73.40.50.4 Max R.slope(mV/ms)-2.21.5-3.82.6-1.61.2 Paired t test：*P0.05 vs control，*depolarizing responses were eliminated in all tested cells.小结麻醉浓度的乙醇对MN的DR-EPSP和Glu反应有抑制作用。乙醇的作用在TTX、bicuculline和strychnine预处理的情况下仍然存在，表明为直接作用。乙醇对GLU受体的AMPA和NMDA亚型均有抑制作用。
19、异丙酚对DR-EPSP、VLF-EPSP和Glu反应也存在浓度依赖性抑制作用。异丙酚对GLU受体的抑制，部分与GABAA受体和甘氨酸受体有关，高浓度有直接抑制作用。异丙酚对DR和VLF刺激诱发EPSP抑制作用具有差异性。乙醇和异丙酚均对MN的动作电位有抑制作用，表明对MN的钠离子通道等均有影响，相关离子通道也是作用的靶点之一。致谢合作者：合作者：Joan J.Kendig(Stanford Univ.)Joan J.Kendig(Stanford Univ.)Ira J.Rampil(UCSF)任双来、杨克春、韩小虎、陈永君、任双来、杨克春、韩小虎、陈永君、程龙珍、汪丽娜程龙珍、汪丽娜（研究生）研究生）科研基金：科研基金：国家自然科学基金国家自然科学基金(30270366)安徽省自然科学基金安徽省自然科学基金(050430401)安徽省人事厅人才专项基金安徽省人事厅人才专项基金(2003)第11次全国高等麻醉学专业教育研讨会 2006.4.21-24.合肥
