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背景与目的:目前研究发现全身麻醉药作用下诱导过程中意识消失、麻醉维持中体动反应消失和麻醉苏醒期意识恢复这三个过程的具体作用机制有所区别。蓝斑(locus coeruleus, LC)在调节觉醒、注意力、压力应激等生理功能方面发挥重要作用。临床上老龄神经退行性改变患者LC功能低下常见,动物实验研究中使用神经毒素DSP-4可选择性毁损LC去甲肾上腺素(Norepinephrine, NE)能神经,常用于模拟老龄神经退行性改变导致的LC功能低下状态。右美托咪定(Dexmedetomidine, Dex)是目前临床上广泛使用的α2肾上腺素能受体激动剂,其镇静作用的机制被认为主要与抑制LC功能有关。目前尚不清楚毁损LC(DSP-4处理)和药物抑制LC功能(Dex处理)两种干预方式对全身麻醉诱导、维持和苏醒的影响是否存在差异。本研究目的为观察DSP-4和Dex两种干预对吸入麻醉诱导意识消失、麻醉维持体动反应消失和麻醉苏醒意识恢复时最低肺泡有效浓度的影响,并观察上述过程中脑电图(Electroencephalogram,EEG)的变化,以初步了解以上两种方式干预LC功能对吸入性全麻药麻醉效能的影响。
方法:
1.观察DSP-4毁损LC及右美托咪定(Dexmedetomidine, Dex)腹腔注射对小鼠七氟烷和异氟烷麻醉诱导、维持和苏醒的影响
1.1DSP-4及Dex对七氟烷和异氟烷麻醉诱导小鼠翻正反射消失(Time to loss of righting reflex, TimeLORR)和麻醉苏醒小鼠翻正反射恢复所用时间(Time to recovery of righting reflex, TimeRORR)的影响
采用雄性成年C57小鼠作为研究对象,随机分为6组,七氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组),异氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组)。DSP-4组小鼠于实验开始前7d腹腔注射DSP-450mg/kg,Dex组实验开始前30min腹腔注射右美托咪定注射液(20μg/kg,艾贝宁),对照组腹腔注射同等体积生理盐水。采用自制高通量小鼠气体麻醉系统,于白天08:00-12:00对小鼠以一个最低肺泡有效浓度(Minimum Alveolar Concentration, MAC)(小鼠七氟烷为2.3%,异氟烷为1.2%)实施麻醉诱导,测定翻正反射消失时间(TimeLORR),之后以1MAC维持麻醉30min,然后停止吸入麻醉药,测定翻正反射恢复所用时间(TimeRORR)。
1.2DSP-4及Dex对小鼠七氟烷和异氟烷麻醉MACLORR、MACRORR和MAC的影响
采用雄性成年C57小鼠作为研究对象,随机分为6组,七氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组),异氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组)。DSP-4组小鼠于实验开始前7d腹腔注射DSP-450mg/kg,Dex组实验开始前30min腹腔注射右美托咪定注射液(20μg/kg,艾贝宁),对照组腹腔注射同等体积生理盐水。绘制麻醉翻正反射消失、恢复和制动效应量效曲线,测定MACLORR(麻醉诱导过程50%的小鼠翻正反射消失的麻醉药浓度)、MACRORR(麻醉苏醒过程50%的小鼠翻正反射恢复的麻醉药浓度)和MAC(50%的小鼠对伤害性刺激无体动反应的麻醉药浓度)及相应的95%置信区间。
2.DSP-4及Dex对小鼠七氟烷和异氟烷麻醉诱导、维持和苏醒过程中EEG的影响。
采用雄性成年C57小鼠作为研究对象,随机分为6组,七氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组),异氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组)。DSP-4组小鼠于脑电记录开始前7d腹腔注射DSP-450mg/kg,Dex组脑电记录开始前30min腹腔注射右美托咪定注射液(20μg/kg,艾贝宁),对照组腹腔注射同等体积生理盐水。所有小鼠在前额叶皮层(PFC)进行EEG电极包埋,充分休息2周后进行七氟烷和异氟烷麻醉,记录与分析各组七氟烷和异氟烷麻醉全程(包含清醒,诱导,维持,苏醒四个过程)的脑电图变化。
结果:
1.2.3%七氟烷和1.2%异氟烷麻醉浓度下,与对照组比较,DSP-4组小鼠TimeLORR无显著差异,Dex组小鼠TimeLORR显著缩短;与对照组比较,Dex组及DSP-4组小鼠TimeRORR时间均显著延长。
2.与对照组相比,DSP-4组小鼠七氟烷麻醉翻正反射消失的量效曲线无明显差异,MACLORR无显著差异;与对照组相比,Dex组小鼠七氟烷麻醉翻正反射消失的量效曲线左移,MACLORR显著小于对照组;DSP-4及Dex组小鼠七氟烷麻醉翻正反射恢复的量效曲线与对照组相比均左移,MACRORR均显著小于对照组。
与对照组相比,DSP-4组小鼠异氟烷麻醉翻正反射消失的量效曲线无明显差异,MACLORR无显著差异;与对照组相比,Dex组小鼠异氟烷麻醉小鼠翻正反射消失的量效曲线左移,MACLORR显著小于对照组;与对照组相比,DSP-4及Dex组小鼠异氟烷麻醉翻正反射恢复的量效曲线均左移,MACRORR均显著小于对照组。
与对照组相比,DSP-4组小鼠七氟烷及异氟烷MAC值均无明显差异,但Dex组小鼠七氟烷及异氟烷MAC值均减小。
3.2.3%七氟烷和1.2%异氟烷麻醉浓度下,从EEG结果观察,在七氟烷和异氟烷麻醉诱导过程中,与对照组比较,DSP-4组δ波无显著差异,而Dex组δ波显著增加。在七氟烷和异氟烷麻醉维持过程中,与对照组比较,DSP-4组δ波显著降低,而Dex组δ波显著增高,DSP-4组爆发抑制率(BSR)显著增高,但Dex组BSR差异无统计学意义。在七氟烷和异氟烷麻醉苏醒过程中,与对照组比较,DSP-4组和Dex组δ波均增高。
结论:
1.DSP-4毁损LC-NE神经主要增加吸入麻醉维持中的脑电爆发抑制(Burst suppression, BS),并导致苏醒延迟(TimeRORR延长)和意识恢复的最低肺泡有效浓度降低(MACRORR降低),但不影响麻醉诱导。Dex对吸入麻醉诱导(TimeLORR缩短和MACLORR降低)、维持(MAC减小)和苏醒(TimeRORR延长和MACRORR降低)均有影响。
2.DSP-4和Dex干预对吸入麻醉药在诱导、体动反应消失和苏醒上的影响有所不同,Dex导致苏醒延迟的作用与LC功能抑制有关,而Dex影响全麻诱导和降低MAC的作用有其他机制参与。
方法:
1.观察DSP-4毁损LC及右美托咪定(Dexmedetomidine, Dex)腹腔注射对小鼠七氟烷和异氟烷麻醉诱导、维持和苏醒的影响
1.1DSP-4及Dex对七氟烷和异氟烷麻醉诱导小鼠翻正反射消失(Time to loss of righting reflex, TimeLORR)和麻醉苏醒小鼠翻正反射恢复所用时间(Time to recovery of righting reflex, TimeRORR)的影响
采用雄性成年C57小鼠作为研究对象,随机分为6组,七氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组),异氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组)。DSP-4组小鼠于实验开始前7d腹腔注射DSP-450mg/kg,Dex组实验开始前30min腹腔注射右美托咪定注射液(20μg/kg,艾贝宁),对照组腹腔注射同等体积生理盐水。采用自制高通量小鼠气体麻醉系统,于白天08:00-12:00对小鼠以一个最低肺泡有效浓度(Minimum Alveolar Concentration, MAC)(小鼠七氟烷为2.3%,异氟烷为1.2%)实施麻醉诱导,测定翻正反射消失时间(TimeLORR),之后以1MAC维持麻醉30min,然后停止吸入麻醉药,测定翻正反射恢复所用时间(TimeRORR)。
1.2DSP-4及Dex对小鼠七氟烷和异氟烷麻醉MACLORR、MACRORR和MAC的影响
采用雄性成年C57小鼠作为研究对象,随机分为6组,七氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组),异氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组)。DSP-4组小鼠于实验开始前7d腹腔注射DSP-450mg/kg,Dex组实验开始前30min腹腔注射右美托咪定注射液(20μg/kg,艾贝宁),对照组腹腔注射同等体积生理盐水。绘制麻醉翻正反射消失、恢复和制动效应量效曲线,测定MACLORR(麻醉诱导过程50%的小鼠翻正反射消失的麻醉药浓度)、MACRORR(麻醉苏醒过程50%的小鼠翻正反射恢复的麻醉药浓度)和MAC(50%的小鼠对伤害性刺激无体动反应的麻醉药浓度)及相应的95%置信区间。
2.DSP-4及Dex对小鼠七氟烷和异氟烷麻醉诱导、维持和苏醒过程中EEG的影响。
采用雄性成年C57小鼠作为研究对象,随机分为6组,七氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组),异氟烷3组(对照组,DSP-4组,Dex组)。DSP-4组小鼠于脑电记录开始前7d腹腔注射DSP-450mg/kg,Dex组脑电记录开始前30min腹腔注射右美托咪定注射液(20μg/kg,艾贝宁),对照组腹腔注射同等体积生理盐水。所有小鼠在前额叶皮层(PFC)进行EEG电极包埋,充分休息2周后进行七氟烷和异氟烷麻醉,记录与分析各组七氟烷和异氟烷麻醉全程(包含清醒,诱导,维持,苏醒四个过程)的脑电图变化。
结果:
1.2.3%七氟烷和1.2%异氟烷麻醉浓度下,与对照组比较,DSP-4组小鼠TimeLORR无显著差异,Dex组小鼠TimeLORR显著缩短;与对照组比较,Dex组及DSP-4组小鼠TimeRORR时间均显著延长。
2.与对照组相比,DSP-4组小鼠七氟烷麻醉翻正反射消失的量效曲线无明显差异,MACLORR无显著差异;与对照组相比,Dex组小鼠七氟烷麻醉翻正反射消失的量效曲线左移,MACLORR显著小于对照组;DSP-4及Dex组小鼠七氟烷麻醉翻正反射恢复的量效曲线与对照组相比均左移,MACRORR均显著小于对照组。
与对照组相比,DSP-4组小鼠异氟烷麻醉翻正反射消失的量效曲线无明显差异,MACLORR无显著差异;与对照组相比,Dex组小鼠异氟烷麻醉小鼠翻正反射消失的量效曲线左移,MACLORR显著小于对照组;与对照组相比,DSP-4及Dex组小鼠异氟烷麻醉翻正反射恢复的量效曲线均左移,MACRORR均显著小于对照组。
与对照组相比,DSP-4组小鼠七氟烷及异氟烷MAC值均无明显差异,但Dex组小鼠七氟烷及异氟烷MAC值均减小。
3.2.3%七氟烷和1.2%异氟烷麻醉浓度下,从EEG结果观察,在七氟烷和异氟烷麻醉诱导过程中,与对照组比较,DSP-4组δ波无显著差异,而Dex组δ波显著增加。在七氟烷和异氟烷麻醉维持过程中,与对照组比较,DSP-4组δ波显著降低,而Dex组δ波显著增高,DSP-4组爆发抑制率(BSR)显著增高,但Dex组BSR差异无统计学意义。在七氟烷和异氟烷麻醉苏醒过程中,与对照组比较,DSP-4组和Dex组δ波均增高。
结论:
1.DSP-4毁损LC-NE神经主要增加吸入麻醉维持中的脑电爆发抑制(Burst suppression, BS),并导致苏醒延迟(TimeRORR延长)和意识恢复的最低肺泡有效浓度降低(MACRORR降低),但不影响麻醉诱导。Dex对吸入麻醉诱导(TimeLORR缩短和MACLORR降低)、维持(MAC减小)和苏醒(TimeRORR延长和MACRORR降低)均有影响。
2.DSP-4和Dex干预对吸入麻醉药在诱导、体动反应消失和苏醒上的影响有所不同,Dex导致苏醒延迟的作用与LC功能抑制有关,而Dex影响全麻诱导和降低MAC的作用有其他机制参与。