恒河猴脊髓半斷模型行腦和脊髓fMRI檢查麻醉方案的實(shí)驗(yàn)研究

田肇隆，王小華，許亞超，李曉光，饒家聲 ，趙 璨

(1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院麻醉科，北京 100053;2.北京航空航天大學(xué)，北京 100191)

恒河猴在器官代謝功能、體格特點(diǎn)及基因遺傳水平最接近人類(lèi)，成為近年來(lái)各種藥物，疾病的病理生理機(jī)制研究的重要模型。功能核磁共振能夠反應(yīng)人體大腦及脊髓功能的變化，也成為近年來(lái)影像學(xué)及神經(jīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)。功能核磁的檢查不同與其他的影像學(xué)檢查，對(duì)動(dòng)物的制動(dòng)要求很高，但由于核磁對(duì)磁性物質(zhì)的特殊要求，無(wú)法在操作的過(guò)程中給予動(dòng)物呼吸支持及額外的監(jiān)測(cè)，如何達(dá)到合適的麻醉深度并同時(shí)不影響動(dòng)物的循環(huán)和呼吸是亟待解決的問(wèn)題。我們研究小組通過(guò)建立半斷腦和脊髓恒河猴模型，對(duì)44例半斷模型腦和脊髓恒河猴實(shí)施fMRI期間最佳的麻醉實(shí)施方法、麻醉維持過(guò)程進(jìn)行探討，并對(duì)最終的麻醉效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 麻醉藥品

丙泊酚(10 mL/100 mg批號(hào)320040 Astra Zeneca UK Limited.UK);氯胺酮(批號(hào) 111207 2 mL:0.1 g古藥 中國(guó))。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及模型建立

采用軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院試驗(yàn)用恒河猴7只(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物合格證編號(hào):SCXK-軍2007-004)，均為雌性，體重4～7 kg，分別于正常狀態(tài)下、脊髓T9-10半離斷術(shù)后2周、1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月和 12個(gè)月進(jìn)行FMRI和DTI，掃描過(guò)程中行冷刺激和疼痛刺激等。

1.3 麻醉方法

實(shí)驗(yàn)猴先實(shí)施基礎(chǔ)麻醉:肌肉注射氯胺酮10 mg/kg，待猴入睡后送往實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，首先完成靜脈穿刺建立持續(xù)靜脈輸液通道。采用9號(hào)套管針(貝朗公司)，輸液器(北京伏爾特技術(shù)有限公司)連接三通，分別連接丙泊酚(10 mL/100 mg批號(hào)320040 AstraZeneca UK Limited.UK)200 mg/100 mL 0.9%NS和氯胺酮(批號(hào)111207 2 mL:0.1 g古藥 中國(guó))100 mg/20 mL，丙泊酚持續(xù)靜脈滴注調(diào)整速度至0.3 mg/kg/min(約 3滴/kg/min)，氯胺酮 1 mg/30 min。麻醉完成后將恒河猴俯臥位于特制的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)架上，將猴的上門(mén)齒置于特制牙托上固定，以保持呼吸道通暢。進(jìn)入fMRI室中，將恒河猴置于fMRI工作臺(tái)上，再次調(diào)整以確定麻醉藥滴注速度，測(cè)量各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。于fMRI開(kāi)始前，靜脈追加氯胺酮1 mg/(kg·bw)加深麻醉，首先進(jìn)行頭部結(jié)構(gòu)掃描以及四肢冷刺激、疼痛刺激。頭部掃描完成后更換線圈，改恒河猴為仰臥位，進(jìn)行脊髓掃描(DTI)，再次調(diào)整確認(rèn)麻醉藥滴注速度，開(kāi)始掃描至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。整個(gè)操作期間測(cè)量并記錄各時(shí)項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并根據(jù)動(dòng)物的反應(yīng)調(diào)整追加氯胺酮1 mg/(kg·bw)，加深麻醉。

1.4 麻醉監(jiān)測(cè)指標(biāo)

采用基礎(chǔ)麻醉+持續(xù)靜脈麻醉。并于麻醉開(kāi)始前、麻醉誘導(dǎo)后、上實(shí)驗(yàn)架后、進(jìn)入 fMRI室后、掃描前分別測(cè)量恒河猴的心率、呼吸頻率、角膜反射、瞳孔對(duì)光反應(yīng)等、生命體征變化(HR、RR)、麻醉深度變化(睫毛反射、瞳孔大小和對(duì)光反應(yīng)程度)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 結(jié)果

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物安靜、無(wú)體動(dòng)、監(jiān)測(cè)HR、RR、藥物輸注速度等均在正常范圍內(nèi)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1及表2。實(shí)驗(yàn)操作流程見(jiàn)1.3。其中一只因靜脈穿刺針意外漏出致使麻醉藥輸注到皮下發(fā)生動(dòng)物體動(dòng)，重新靜脈穿刺后順利完成實(shí)驗(yàn)，全部恒河猴均在實(shí)驗(yàn)結(jié)束停藥后30分鐘內(nèi)清醒安全返回動(dòng)物房，無(wú)一例發(fā)生麻醉意外。

3 討論

恒河猴是靈長(zhǎng)目動(dòng)物，生理學(xué)上和人類(lèi)最為接近。對(duì)于模擬人類(lèi)進(jìn)行腦功能、血液循環(huán)、呼吸生理、內(nèi)分泌、生殖生理等多方面的研究，是最為理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物［1］。小動(dòng)物麻醉一般以腹腔注射、肌肉注射、單次用藥為主，而較大的動(dòng)物如實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，為保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，則需多次注射才能維持一定的麻醉深度［2］。本實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)恒河猴進(jìn)行腦和脊髓的功能磁共振過(guò)程歷時(shí)約3 h，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求恒河猴始終保持安靜、無(wú)體動(dòng)、否則直接影響功能磁共振成像的質(zhì)量，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保持呼吸道通暢。呼吸抑制、循環(huán)抑制、躁動(dòng)等意外情況甚至?xí)＜昂愫雍锏纳拐麄€(gè)實(shí)驗(yàn)受到影響并造成巨大浪費(fèi);此外，本實(shí)驗(yàn)中核磁共振對(duì)磁性設(shè)備的特殊要求，使得操作環(huán)境缺乏相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備、通氣設(shè)備及搶救設(shè)備，使恒河猴圍麻醉期的管理更為棘手。

為保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，我們根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，確定最佳的麻醉方案及麻醉給藥劑量。在眾多麻醉藥物研究結(jié)果中，包括速眠新、氯胺酮、丙泊酚、利多卡因、異氟烷等［1，4，5］，我們選擇氯胺酮和丙泊酚。首先，丙泊酚是目前臨床上廣泛使用、短效的靜脈麻醉藥，能夠降低惡心嘔吐，同時(shí)具有鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛作用，且目前尚未見(jiàn)用于猴麻醉的相關(guān)報(bào)道。在大型動(dòng)物研究中，丙泊酚也只有用于小型豬麻醉的報(bào)道［6］。氯胺酮作用機(jī)制主要是選擇性的抑制丘腦的內(nèi)側(cè)核，阻滯脊髓至網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的上行傳導(dǎo)，興奮邊緣系統(tǒng)，并對(duì)中樞神經(jīng)和脊髓中的阿片受體有親和力。氯胺酮鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)、誘導(dǎo)迅速、蘇醒期短、對(duì)呼吸影響輕微，對(duì)血管具有顯著興奮作用［7］。氯胺酮在單獨(dú)使用麻醉獼猴時(shí)使用劑量為10 mg/(kg·bw)，而獼猴在從注藥到蘇醒的整個(gè)麻醉時(shí)間才達(dá)到35～45 min。若要達(dá)到外科麻醉的深度，氯胺酮的劑量要達(dá) 20 ～40 mg/(kg·bw)［8］。本實(shí)驗(yàn)小組針對(duì)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)，選擇了實(shí)驗(yàn)兔3只(4～5 kg)，恒河猴1只5.3 kg，分別測(cè)試麻醉方法、用藥劑量、監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生命體征變化(HR、RR)、睫毛反射、瞳孔大小和對(duì)光反應(yīng)程度，以及麻醉藥對(duì)動(dòng)物體感誘發(fā)電位的影響。最終確定了fMRI實(shí)驗(yàn)的麻醉用藥方案:基礎(chǔ)麻醉+靜脈持續(xù)滴注丙泊酚間斷配合氯胺酮加深麻醉，此種麻醉方法既可以維持麻醉深度又可以避免單次用藥后動(dòng)物過(guò)早蘇醒影響實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，并且在平穩(wěn)的麻醉狀態(tài)下動(dòng)物不容易出現(xiàn)麻醉過(guò)淺而導(dǎo)致的體動(dòng)，也不容易出現(xiàn)麻醉過(guò)深而產(chǎn)生的呼吸抑制而導(dǎo)致動(dòng)物出現(xiàn)麻醉意外。

表1 7組恒河猴不同時(shí)相心率變化(次/分鐘)(±s)Tab.1 The heart rate changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

表1 7組恒河猴不同時(shí)相心率變化(次/分鐘)(±s)Tab.1 The heart rate changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

注:＊＊表示差異極顯著性，*表示差異顯著性。Note:＊＊Very significant difference ，*Significant difference.

動(dòng)物組號(hào)(animal number)誘導(dǎo)后即刻(induction phase)誘導(dǎo)后10 min(10 min after induction)MRI(結(jié)構(gòu)像)(structure phase of MRI)fMRI期(fMRI phase)DTI期(DTI phase)R1 120±31 112±8 115±10 132±3 97±5 R2 133±28 120±22 135±13 111±17 105±4 R3 136±21 134±24 121±8 108±11 100±8 R4 142±12 108±15 123±23 103±18 98±12 R5 132±20 132±15 114±16 111±10 90±8 R6 144±47 129±18 114±7 116±8 97±15 R7 122±22 126±17 124±18 121±20 110±14

表2 7組恒河猴不同時(shí)相呼吸變化(次/分鐘)(±s)Tab.2 The breathing changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

表2 7組恒河猴不同時(shí)相呼吸變化(次/分鐘)(±s)Tab.2 The breathing changes of seven groups of rhesus in different phases(Times/minute)

注:＊＊表示差異極顯著性，*表示差異顯著性。Note:＊＊Very significant difference ，*Significant difference.

動(dòng)物組號(hào)(animal number)誘導(dǎo)后即刻(induction phase)誘導(dǎo)后10 min(10 min after induction)MRI(結(jié)構(gòu)像)(structure phase of MRI)fMRI期(fMRI phase)DTI期(DTI phase)R1 18±9 23±2 22±1 15±6 15±1 R2 18±9 23±8 22±2 14±3 12±4 R3 18±4 21±6 21±3 14±2 16±2 R4 18±7 19±5 19±8 20±3 21±2 R5 16±8 17±10 17±7 17±5 18±3 R6 18±6 20±9 20±7 14±7 16±5 R7 18±4 20±2 20±2 20±8 19±3

本研究中進(jìn)行44次實(shí)驗(yàn)，無(wú)一例發(fā)生意外，說(shuō)明基礎(chǔ)麻醉 +持續(xù)靜脈麻醉(氯胺酮 +丙泊酚)的麻醉方法是一種安全、簡(jiǎn)便、易行的對(duì)恒河猴的麻醉方法，為以后類(lèi)似動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物的麻醉提供了一種可以借鑒和采用的麻醉方法。

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