乳化异氟醚在小型猪全身麻醉中应用及其麻醉机理研究

摘要

小型猪作为模式化动物在实验外科领域占据着重要位置，小型猪常被应用在人类解剖学、生理学、生物化学、药物筛选、疾病模型筛选、疾病发生机理、器官移植和胚胎移植等方面的研究。在进行与小型猪密切相关的课题时常常需要对其进行保定或进一步手术，所以小型猪的麻醉是进行相关研究工作的基础，小型猪麻醉成功、安全和药物选择、人员操作技术水平有直接关系，麻醉效果决定科研实验能否进顺利开展。目前，在猪临床麻醉中使用的麻醉剂种类繁多，给药途径有很多种，而且根据不同品系又开发出了特异性麻醉制剂。综合评价这些麻醉剂及其用药方式，可以发现它们有各自的优缺点。比如，肌肉注射麻醉剂需一次性注射足够剂量的麻醉剂，才能保证有稳定的麻醉时间和麻醉效果，但是其麻醉诱导时间和维持时间较长，麻醉深度无可控性;静脉麻醉具有作用迅速，麻醉深度可控等优点，但往往需要麻醉诱导，并且维持过程需要调整多种药物的注射，操作较繁琐;吸入麻醉相对可以提供可控的麻醉时间和麻醉效果，但其需特殊吸入麻醉设备并且要求技术人员具有熟练的操作技术。基于目前麻醉现状，本课题组进行小型猪新型麻醉方法的探索，将液态异氟醚融入脂肪乳通过静脉注射方式进行小型猪全身麻醉，前期研究发现此麻醉剂具有以下优点:一、经静脉给药将麻醉药直接经血液循环进行血脑屏障到达麻醉作用部位而快速产生麻醉作用;二、可通过调节静脉输注速度来调节麻醉深度，停药后苏醒迅速;三、从血中排出到肺泡中的挥发性麻醉药可以经肺泡重新吸收入血，以减少静脉麻醉药用量，用药量是吸入麻醉用量的1/3-1/4;四、不需要挥发罐，减少临床繁琐操作步骤，可使麻醉费用降低;五、乳化制剂对动物心肌具有保护作用。
　　 为了探究乳化异氟醚在小型猪全身麻醉上应用的可行性，进行了全身麻醉最佳静脉注射速度筛选、麻醉效果和安全性评价试验，麻醉过程中监测的指标有，常规指标、生物反射、麻醉效果、呼吸系统、循环系统、心电图和脑电图。为了进一步阐述其全身麻醉分子机理，进行了相关实验。首先，对麻醉前后各脑区信号转导通路中突触体Na+-K+-ATP酶、Ca2+、Mg2+-ATP酶以及NO-NOS-cGMP信号通路各组分的活性和含量变化进行测定;其次，通过免疫组织化学方法把麻醉前后各脑区NMDAR和nAChR阳性细胞分布和表达情况进行测定;再次，通过蛋白质印迹法检测c-fos和c-jun基因蛋白在不同脑区的表达情况。
　　 试验结果如下:
　　 1.小型猪乳化异氟醚麻醉最小输注率筛选试验
　　 小型猪以临床剂量丙泊酚进行麻醉诱导，乳化异氟醚静脉注入维持麻醉，通过序贯法和自身交叉法确定最佳注射速度为2.8mL/kg.h。
　　 2.小型猪乳化异氟醚麻醉监测实验
　　 小型猪以最小输注率进行麻醉，在麻醉过程进行一般生理指标、呼吸和循环系统指标、心电和脑电图监测，结果表明，乳化异氟醚具有理想的麻醉效果，并且对生理指标、呼吸和循环指标影响轻微，心功能无异常，脑电图波型提示小型猪处于适宜的麻醉深度。
　　 3.乳化异氟醚全麻的中枢细胞信号转导机制的研究
　　 (1)麻醉期大鼠大脑皮质、海马、丘脑突触体Na+-K+-ATP酶活性降低，恢复期酶活性趋近麻醉前，酶活性变化与麻醉深度变化呈一致性，表明:大脑皮质、海马、丘脑突触体Na+-K+-ATP酶可能参与了乳化异氟醚产生全麻作用的调控过程。
　　 (2)麻醉期大脑皮质、小脑、海马和丘脑突触体Ca2+-ATP酶活性受到抑制，恢复时活性增强，其酶活性变化趋势与麻醉深度变化一致。表明:表明大脑皮质、小脑、海马、丘脑中突触体Ca2+-ATP酶可能参与了乳化异氟醚产生全麻作用的调控过程。
　　 (3)麻醉期大脑皮质和海马突触体Mg2+-ATP酶活性受到抑制，恢复期呈上升趋势，其变化趋势与麻醉深度变化一致。表明:大脑皮质和海马中Mg2+-ATP酶可能参与了乳化异氟醚产生全麻作用的调控过程。
　　 (4)麻醉前后大脑皮质和海马中NO含量、NOS活性和cGMP含量变化趋势一致，并且与大鼠麻醉深度变化具有同步性。表明:大脑皮质和海马中NO-NOS-cGMP信号通路可能参与了乳化异氟醚产生全麻作用的调控过程。
　　 4.乳化异氟醚麻醉对NMDAR2B和nAChRα4表达的影响
　　 麻醉期，大脑皮质层NMDAR2B的阳性细胞增加，恢复期阳性细胞减少至对照组水平;海马NMDAR2B在麻醉期阳性细胞减少，恢复期增加至对照组水平。表明，乳化异氟醚可能是通过诱导大脑皮质NMDAR2B表达和抑制其在海马中表达来调控麻醉过程。NMDAR2B可能是乳化异氟醚全身麻醉作用的靶位之一。
　　 在由麻醉期到恢复期过程中，nAChRα4在大脑皮质层和海马中阳性细胞由减少到恢复至对照组水平，在小脑和脑干中nAChrs阳性细胞由增加到减少。表明，乳化异氟醚可能是通过诱导nAChrs在大脑皮质、海马中表达和抑制在小脑和脑干中表达来调控麻醉过程，nAChRα4可能是乳化异氟醚全身麻醉作用的靶位点。
　　 5.乳化异氟醚麻醉对c-fos和c-jun基因蛋白表达的影响
　　 麻醉期，大脑皮质、丘脑、海马和脑干c-fos蛋白表达均增加，恢复组各区c-fos基因蛋白表达减少至对照组水平，c-fos蛋白表达量变化与麻醉深度变化一致，表明大脑皮质、丘脑、海马和脑干中c-fos基因参与了麻醉调控过程，是乳化异氟醚全身麻醉作用的靶基因之一。
　　 麻醉期，小脑、海马和脑干中c-jun蛋白表达显著增加，在恢复期表达降低至麻醉前水平，c-jun蛋白表达量变化与麻醉深度基本一致，表明小脑、海马和脑干中c-jun基因参与了麻醉调控过程，是乳化异氟醚全身麻醉作用的靶基因之一.
　　 综合以上，本实验证明了乳化异氟醚在小型猪全身麻醉中应用的可行性、可靠性和安全性，乳化异氟醚静脉用药可以作为小型猪一种新型麻醉方法在临床中推广应用;实验从组织、细胞和基因多层次、较系统地对乳化异氟醚的麻醉机理进行阐述，为其科学合理的在小型猪全身麻醉中应用奠定理论基础。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 小型猪麻醉概况

1．1．1 小型猪非吸入麻醉研究进展

1．1．2 小型猪吸入麻醉研究进展

1．2 挥发性麻醉药静脉应用研究进展

1．3 全身麻醉机理研究进展

1．3．1 脂质学说

1．3．2 突触学说

1．3．3 蛋白质学说

1．3．4 基因学说

1．4 全身麻醉与中枢信号转导系统

1．4．1 全身麻醉与ATP酶跨膜信号转导系统

1．4．2 全身麻醉与NO-NOS-cGMP信号传导系统

1．5 全身麻醉中c-fos和c-jun基因的研究进展

1．5．1 c-fos和c-jun基因概述

1．5．2 c-fos和c-jun基因表达与全身麻醉

1．6 试验目的及意义

2 材料和方法

2．1 试验材料

2．1．1 试验动物

2．1．2 试验仪器

2．1．3 试验药品和试剂

2．2 试验方法

2．2．1 小型猪乳化异氟醚麻醉最小输注率筛选实验

2．2．2 小型猪乳化异氟醚麻醉监测实验

2．2．3 乳化异氟醚麻醉的中枢细胞信号转导机制的研究

2．2．4 乳化异氟醚麻醉对NMDAR2B和nAChRα4表达的影响

2．2．5 乳化异氟醚麻醉对c-fos和c-jun蛋白表达影响

3 结果与分析

3．1 小型猪乳化异氟醚麻醉最小输注率筛选实验

3．2 小型猪乳化异氟醚静脉麻醉监测实验

3．2．1 一般监测指标监测结果

3．2．2 循环系统指标监测结果

3．2．3 呼吸系统指标监测结果

3．2．4 心电图监测结果

3．2．4 脑电图监测结果

3．3 乳化异氟醚麻醉中枢细胞信号转导机制的研究

3．3．1 乳化异氟醚麻醉对中枢突触体ATP酶活性的影响

3．3．2 乳化异氟醚麻醉对中枢神经NO-NOS-cGMP信号转导系统影响

3．4 乳化异氟醚麻醉对NMDAR2B和nAChRα4表达的影响

3．4．1 不同脑区NMDAR2B和nAChRα4免疫组化空白对照实验

3．4．2 不同脑区NMDAR2B阳性细胞表达分布和数量分析

3．4．3 不同脑区nAChRα4阳性细胞表达分布和数量分析

3．5 乳化异氟醚麻醉对c-fos和c-jun蛋白表达的影响

3．5．1 乳化异氟醚麻醉对c-fos基因蛋白表达的影响

3．5．2 乳化异氟醚麻醉对c-jun蛋白表达的影响

4 讨论

4．1 实验的整体设计思路

4．1．1 关于麻醉剂的选择

4．1．2 关于麻醉的监测方法

4．1．3 关于麻醉机理实验设计

4．2 小型猪乳化异氟醚麻醉效果的评价

4．3 乳化异氟醚全麻中枢细胞信号转导机制的研究

4．3．1 大鼠不同脑区Na+-K+-ATP酶检测结果评价

4．3．2 大鼠不同脑区Ca2+，Mg2+-ATP酶检测结果评价

4．3．3 乳化异氟醚对中枢神经系统NO-NOS-cGMP信号转导系统影响

4．3．4 乳化异氟醚对大鼠不同脑区NMDAR2B和nAChRα4表达的影响

4．3．5 乳化异氟醚对不同脑区c-fos和c-jun蛋白表达的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文