吸入麻醉药镇痛、催眠作用受体机制研究进展

【摘要】 镇痛、催眠作用是吸入麻醉药最基本、最重要的作用，其作用机制较为复杂，可能与NMDA、GABA、甘氨酸受体，α-氨基羟甲基口恶唑丙酸(AMPA)、神经元烟碱受体及γ-羟基丁酸(GHB)受体等有关，此外还可能涉及其他机制，现就吸入麻醉药镇痛、催眠作用与上述受体的关系作一综述。

【关键词】 吸入麻醉药;催眠;镇痛;受体;机制

吸入麻醉药由于诱导和苏醒迅速，麻醉可控性好而在临床广泛应用，但是其麻醉作用的确切机制目前尚不清楚[1-2]。近年来，许多离体研究结果显示，其作用机制可能涉及细胞膜、多种受体、离子通道及神经递质[3-5]，但确切机制远未阐明。全身麻醉包括镇痛、催眠、意识消失、认知障碍、肌松、抑制异常应激反应等诸多方面[6]，而催眠、镇痛作用是其诸多作用中最基本、最重要的作用。本文总结了吸入麻醉药镇痛、催眠作用与NMDA、GABA、GHB、甘氨酸受体、AMPA及神经元烟碱受体的关系。

1 NMDA受体

N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-as partate，NMDA)受体是中枢神经系统内重要的兴奋性氨基酸受体，与疼痛、镇痛、睡眠、全身麻醉等有关。NMDA受体属于配体门控型离子通道的超家族成员，是一种独特的双重门控通道，既受膜电位控制也受其他神经递质控制。

Stabernack等[7]研究发现，鞘内注射 NMDA受体拮抗剂 MK801能使异氟烷的肺泡气最低有效浓度 (minimum alveolar concentration，MAC，可反映吸入麻醉药的镇痛作用强度)下降约 65%，并且发现MAC下降的程度与脊髓中MK801的浓度呈正相关。大鼠鞘内注射NMDA受体拮抗剂AP5 10 mg能使七氟醚的MAC下降25.8%左右;鞘内注射NMDA受体拮抗CGS19755能使氟烷的 MAC下降约80%。提示脊髓的NMDA受体参与了全麻药镇痛作用的调制过程。而我室杭黎华等[8]通过在体行为学实验研究发现，不同剂量NMDA经鞘内给药，对给予吸入麻醉药小鼠的翻正反射恢复时间(reflex time，RT)却没有影响，提示NMDA受体并非吸入麻醉药催眠作用的主要靶位。在醋酸扭体实验中发现，NMDA可拮抗吸入麻醉药的镇痛作用。我室王瑞明等[9]也发现NMDA受体甘氨酸位点主要参与异氟烷对热、急性化学刺激的镇痛作用。这些均提示脊髓的NMDA受体是吸入麻醉药镇痛作用的重要靶位。

2 GABAA受体

γ-氨基丁酸 (gamma-aminobutyric acid， GABA)是中枢神经系统中最重要的抑制性递质。GABA受体分为GABAA、GABAB、GABAC 3种亚型，其中GABAA亚型与麻醉的关系最为密切。GABA受体不仅能被GABA及其变构体激活，同时也受多种全身麻醉药的间接调节或直接激活。当剂量增大时，这些麻醉药能完全模拟GABA诱导的抑制性效应，表明中枢GABA系统在全身麻醉药的作用中起着重要作用。该受体被广泛认为是多种全身麻醉药的作用靶点。

一般认为GABAA受体是丙泊酚主要作用靶位之一。丙泊酚可以增强GABA介导的单离子通道和全细胞电流，也可以不依赖于GABA而直接激活GABAA受体。王擒云等[10]采用热板法和甲醛实验研究发现，在中脑导水管周围灰质腹外侧区(ventrolateral portion of the periaqueductal graymatter， vlPAG)微量注射丙泊酚产生明显的痛敏作用，此作用可被相同部位微量注射GABAA受体的竞争性拮抗剂荷包牡丹碱 (bicuculline，Bic)部分拮抗;用免疫组化方法研究发现，丙泊酚vlPAG微量注射使甲醛引起的脊髓背角各层Fos免疫反应样神经元(Fos-like immunoreactivity， FLI)阳性细胞数明显增多，荷包牡丹碱vlPAG微量注射可部分拮抗这一作用，因此推测丙泊酚在大鼠vlPAG产生的痛敏作用部分由位于脊髓上的内源性痛觉下行抑制系统中GABAA受体介导。用膜片钳全细胞记录发现，异氟醚可增强小鼠小脑蒲肯野神经元GABA激活的Cl-内流[11]。安氟醚可增强蒲肯野神经元介导的电流并导致细胞膜超极化，此作用可被Bic拮抗[12]。

但我室颜梅等[13]在建立良好的小鼠催眠、镇痛模型的基础上，将一叶秋碱(securinine， Se)和Bic作为工具药，体探讨了小鼠催眠、镇痛的机制是否与GABAA受体有关。结果发现，给予足够剂量的Se和Bic对模型小鼠的睡眠、痛阈均无明显影响。我们以前的工作也表明Se和Bic不能拮抗静脉麻醉药的催眠作用[14]，靳艳卿等[15]也用大鼠证实Bic对异氟醚催眠、镇痛无明显影响。离体实验与在体实验不吻合的原因可能是：脑内存在复杂的神经网络，麻醉药的全麻作用的机制涉及中枢神经系统的多个水平、多个部位和多种机制。离体实验仅观察了某一核团、某种细胞的单一机制。此外，在体实验同时受神经、体液、内分泌等诸多因素调节等。

3 GHB受体

γ-羟基丁酸(gamma-hydroxybutyric acid，GHB)是脑内的内源性化合物，主要合成于GABA。脑内GHB以Ca2+依赖方式释放并存在Na+依赖性摄取系统。GHB具有两种不同亲和力的特异性受体，其中高亲和力受体仅表达于神经元。目前已经确定了GHB受体的特异性激动剂NCS-356和拮抗剂NCS-382。

GHB受体是近年来新发现的中枢抑制性受体，属于G蛋白耦联受体超家族，目前已经确定的GHB受体的特异性拮抗剂NCS-382(6，7，8，9-tetrahydro-5- hydroxy-5H- benzocyclohept -6-ylidene acetic acid)是GHB的结构类似物，能部分或全部阻断GHB诸如镇静、麻醉及刺激脑内多巴胺合成等的作用[16]。谷淑玲等[17]研究表明，静脉麻醉药羟丁酸钠(sodium oxybate，γ-OH)对大鼠脑缺血/再灌注损伤具有一定的保护作用，此脑保护作用与GHB受体有关。但其与麻醉药作用机制的关系尚未见报道。近来，我们的预实验已表明GHB受体拮抗剂NCS-382能够拮抗异氟醚、七氟醚和安氟醚的催眠作用，对异氟醚的镇痛作用没有明显影响，这表明：GHB受体可能与吸入麻醉药的催眠作用有关，而与镇痛作用的关系尚待进一步研究。

4 甘氨酸受体

士的宁敏感的甘氨酸受体(strychnine - sensitive glycine receptor， GlyR)是第一个从哺乳类中枢神经系统中分离的神经递质受体蛋白，由48 ku的α亚基和56 ku的β亚基构成5聚体，它是中枢神经系统中一种重要的抑制性受体。同GABAA受体一样，GlyR也是Cl-选择性通道蛋白，属于配体门控通道超家族中的一员。GlyR激活引起的Cl-内流可使突触后膜超极化，神经元兴奋性降低，而大多数吸入麻醉药和静脉麻醉药都对GlyR有一定的调节作用。

以往的许多离体实验证实，GlyR在吸入麻醉药的作用中起重要的作用，大多数吸入麻醉药都能够增强GlyR的功能[18]。士的宁 (strychnine， Stry)是GlyR特异的竞争性拮抗剂，陈龑等[19]在探讨GlyR对吸入麻醉药的催眠、镇痛作用的影响实验中，用了足够大剂量的Stry对吸入麻醉药催眠小鼠的睡眠时间(ST)仍无明显影响 (P>0.05)，这提示GlyR不是吸入麻醉药催眠作用的主要靶位。而在热板实验中，鞘内注射(intrathecal injection，it)Stry可使吸入麻醉药七氟醚、异氟醚、安氟醚和乙醚镇痛小鼠的热板法痛阈(HPPT)明显降低，提示脊髓GlyR是吸入麻醉药乙醚、安氟醚、七氟醚和异氟醚镇痛作用的重要靶位。

5 AMPA受体

α-氨基羟甲基口恶唑丙酸(AMPA)是AMPA受体(谷氨酸受体的一种亚型)的特异性激动剂。由于侧脑室或鞘内给药可使药物直接作用于中枢神经系统的不同部位，并可避免或最大限度地排除经静脉或腹腔给药对机体中枢神经系统以外的影响，使观察结果更为可靠。因此，我室杭黎华等[20]采用侧脑室和鞘内给药方法分别研究了AMPA受体与吸入麻醉药催眠、镇痛作用的关系。结果显示，足够大剂量的AMPA对吸入麻醉药催眠小鼠的 ST无明显的影响，提示AMPA受体并非吸入麻醉药催眠作用的主要靶位。而在热板法实验中，鞘内给予AMPA可使小鼠活动明显增多，HPPT明显降低，表明AMPA可拮抗吸入麻醉药的镇痛作用。

综上所述，脑内的AMPA受体与吸入麻醉药安氟醚、异氟醚、七氟醚的催眠作用关系不大，脊髓的AMPA受体参与了吸入麻醉药安氟醚、异氟醚、七氟醚的镇痛作用。

6 神经元烟碱受体(nnAChRs)

作为配体门控离子通道超家族成员的神经元烟碱受体(neuronal nicotinic acetylcholine receptors， nnAChRs)分布于中枢和外周神经系统，包括多种亚型，具有广泛的生理作用。许多研究表明低于麻醉剂量的氟烷和异氟醚等吸入全麻药能抑制胆碱受体的功能。闫肃等[21]在nnAChRs与异氟醚、七氟醚催眠和镇痛作用的关系研究中发现，侧脑室注射烟碱能够剂量依赖性地缩短异氟醚、七氟醚催眠小鼠的ST，在大剂量(40 μg)时表现出较强的拮抗作用;在热板法中，鞘内注射烟碱能剂量依赖性地降低异氟醚、七氟醚镇痛小鼠的HPPT;但在扭体法中鞘内注射烟碱对扭体次数却无明显影响。这表明nnAChRs是异氟醚、七氟醚催眠作用的重要靶位;也是异氟醚、七氟醚抗热刺激伤害的重要靶位，但与其抗化学内脏痛作用关系不大。

7 结 语

吸入麻醉药广泛地运用于临床160余年，其作用机制至今未明。人们普遍认为：吸入麻醉药作用于细胞膜蛋白而致全麻。刘洋等[22]在吸入麻醉药作用机制的研究进展一文中阐述了全麻机制的脂质学说和蛋白质学说的建立和演进，但由于中枢神经系统结构和功能的复杂性，其确切机制仍不能阐明。本文总结了几种受体与吸入麻醉药催眠、镇痛的关系，综上所述，GHB、nnAChRs与吸入麻醉药的催眠有关，而NMDA、GlyR及AMPA与其镇痛作用有关，其确切的机制还有待更深入的研究。