中央丘腦GABAA 受體在全身麻醉意識消失中作用的研究

張 益 田文婷 丁 波 楊茂娟 羅竺欣

中央丘腦(central thalamus，CT)是維持覺醒狀態(tài)的重要核團，同時也是全身麻醉藥的重要作用位點［1］。近年的研究顯示，全身麻醉藥對中央丘腦的作用可能是其導(dǎo)致意識消失重要機制之一［2］。GABAA受體是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)受體，現(xiàn)被認(rèn)為是與全身麻醉作用關(guān)系最為密切的受體靶點［3］。然而，對于中央丘腦內(nèi)的GABAA受體是否參與了全身麻醉藥致意識消失的作用，目前尚未見報道。因此，本研究通過觀察于中央丘腦內(nèi)微注射GABAA受體拮抗劑GABAzine 對靜脈麻醉藥丙泊酚全身麻醉作用的影響，探討中央丘腦內(nèi)GABAA受體在全身麻醉藥導(dǎo)致意識消失中的作用。

材料與方法

1.實驗動物:健康成年雄性SD 大鼠48 只，體質(zhì)量250 ～350g，由第三軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供，動物許可證號:SCXK(渝)2007 -0005。常規(guī)飼養(yǎng)1 周后開始實驗，24h 人工光照，自由飲水、進食。

2. 實驗藥物:1% 丙泊酚(阿斯利康公司，國藥準(zhǔn)字H20030427)。

3.動物模型的建立:戊巴比妥50mg/kg 腹腔注射麻醉后，將大鼠固定于腦立體定位儀上，1%利多卡因皮下注射后切開頭皮，分離組織暴露顱骨，按腦立體定位圖譜確定中央丘腦的位置，坐標(biāo)為:bregmma 后3. 0mm，中線旁開1. 7mm 并傾斜13°，深度4.5mm。用顱骨鉆鉆開頭骨，按坐標(biāo)放置微注射套管至距中央丘腦0.2mm 處，并用牙科水泥固定。術(shù)后恢復(fù)1周開始正式實驗。

4.實驗方法:實驗分為麻醉前注射和麻醉中注射兩部分。(1)麻醉前注射:24 只動物模型隨機分為GABAzine 組與生理鹽水對照組(C 組)，每組12 只。將大鼠均放入透明實驗箱內(nèi)，以2%異氟醚麻醉，翻正放射消失后用24 號靜脈留置針置入大鼠尾靜脈，以延長管連接微量注射泵(RWD202，深圳瑞沃德公司)。取出大鼠頭部套管管芯，將一根比套管長0.2mm的注射針插入套管。此后停止異氟醚麻醉，吸入空氣。待大鼠自主活動恢復(fù)后20min，開始腦區(qū)微注射。GABAzine 組泵入0.5μl 濃度為20μg/μl 的GABAzine，C 組泵入相同容積的生理鹽水，泵注時間1min。腦區(qū)微注射完成后2min 于尾靜脈給予丙泊酚10mg/kg，記錄從給藥至翻正反射完全消失的時間和翻正反射消失的發(fā)生率。(2)麻醉中注射:24 只動物模型隨機分為GABAzine 組和C 組，每組12 只。2%異氟醚麻醉后尾靜脈置管，并于腦部套管內(nèi)放置微量注射管。異氟醚麻醉恢復(fù)后20min 于尾靜脈單次注射10mg/kg 丙泊酚，待翻正反射消失后2min 開始腦區(qū)微注射。兩組注射方法同上。記錄腦區(qū)微注射后體動反應(yīng)的發(fā)生率和翻正反射完全恢復(fù)的時間。

5.統(tǒng)計學(xué)方法:統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS 19.0 軟件，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，組間比較采用t 檢驗，計數(shù)資料比較行χ2檢驗，以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.麻醉前注射:GABAzine 組翻正反射消失時間與C 組相比顯著延長(P ＜0.05);C 組中翻正反射消失率為100%，GABAzine 組中有1 例在注射丙泊酚后翻正反射未完全消失，但兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)，詳見表1。

2.麻醉中注射:GABAzine 組翻正反射恢復(fù)時間較C 組明顯縮短(P ＜0.05);GABAzine 組微注射后體動反應(yīng)的發(fā)生率為33.3%，明顯高于C 組(P ＜0.05)，詳見表2。

表1 麻醉前腦區(qū)微注射對翻正反射消失時間和翻正反射發(fā)生率的影響(±s)

表1 麻醉前腦區(qū)微注射對翻正反射消失時間和翻正反射發(fā)生率的影響(±s)

與C 組比較，* P ＜0.05

組別 n 翻正反射消失時間(s)翻正反射恢復(fù)時間(s)翻正反射發(fā)生率［n(%)］GABAzine 組 12 36.55±8.87* 660.27±121.55* 11(91)C 組 12 23.67±7.89 861.33±151.11 12(100)

表2 麻醉中腦區(qū)微注射對全身麻醉恢復(fù)時相的影響(±s)

表2 麻醉中腦區(qū)微注射對全身麻醉恢復(fù)時相的影響(±s)

與C 組比較，* P ＜0.05

組別 n 翻正反射消失時間(s)翻正反射恢復(fù)時間(s)微注射后體動反應(yīng)發(fā)生率［n(%)］GABAzine 組 12 20.92±7.10 610.70±116.19* 4(33.3)*C 組 12 21.17±6.66 891.58±107.23 0(0)

討 論

中央丘腦包括前后板內(nèi)核，以及髓板周圍的其他相關(guān)核團如正中核，腹外側(cè)核，腹前核等，是丘腦非特異性投射系統(tǒng)的重要組成部分，接受來自于皮質(zhì)及皮質(zhì)下的廣泛投射。其中的多種受體在全身麻醉導(dǎo)致意識消失的過程中發(fā)揮著重要的作用，如N 型乙酰膽堿受體和Kv1 家族鉀通道等［4，5］。而對于其中的GABAA受體是否也同樣參與了全身麻醉導(dǎo)致意識消失，目前尚無報道。本研究通過微注射技術(shù)，觀察阻斷中央丘腦中GABAA受體對丙泊酚全身麻醉的影響，發(fā)現(xiàn)給予阻斷劑后丙泊酚麻醉的誘導(dǎo)時間顯著延長，而恢復(fù)時間明顯縮短，同時還可減淺麻醉至發(fā)生自主體動。其可能的具體分子機制為中央丘腦接受來自于丘腦網(wǎng)狀核GABA 能神經(jīng)元的抑制性投射，而丙泊酚可增加GABA 遞質(zhì)與中央丘腦內(nèi)的GABAA受體結(jié)合所產(chǎn)生的抑制性突觸后電流，使丘腦神經(jīng)元膜電位超極化［6］。因此，來自于中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等其他腦區(qū)的興奮性轉(zhuǎn)導(dǎo)信號在中央丘腦神經(jīng)元上不能誘發(fā)出動作電位，使得覺醒系統(tǒng)功能發(fā)生障礙。而在中央丘腦內(nèi)微注射GABAA受體拮抗劑后可在局部消除丙泊酚所導(dǎo)致的這種抑制效應(yīng)。這種局部的逆轉(zhuǎn)作用在實驗中表現(xiàn)為:盡管在丙泊酚麻醉過程中，大鼠仍然在行為學(xué)上表現(xiàn)出趨于覺醒的反應(yīng)。這一結(jié)果充分說明了CMT 中GABAA受體在全身麻醉意識消失過程中的獨立性和特異性。

綜上所述，中央丘腦內(nèi)的GABAA受體在丙泊酚所導(dǎo)致的意識消失過程中發(fā)揮了重要的作用。但由于全身麻醉作用的復(fù)雜性，其具體的機制還有待于進一步深入的研究。

1 Schiff ND. Central thalamic contributions to arousal regulation and neurological disorders of consciousness［J］. Annals of the New York Academy of Sciences，2008，1129:105 -118

2 Baker R，Gent TC，Yang Q，et al. Altered activity in the central medial thalamus precedes changes in the neocortex during transitions into both sleep and propofol anesthesia［J］. The Journal of Neuroscience，2014，34(40):13326 -13335

3 Garcia PS，Kolesky SE，Jenkins A. General anesthetic actions on GABA(A)receptors［J］. Current Neuropharmacology，2010，8(1):2 -9

4 Alkire MT，McReynolds JR，Hahn EL，et al. Thalamic microinjection of nicotine reverses sevoflurane -induced loss of righting reflex in the rat［J］. Anesthesiology，2007，107(2):264 -272

5 Lioudyno MI，Birch AM，Tanaka BS，et al. Shaker-related potassium channels in the central medial nucleus of the thalamus are important molecular targets for arousal suppression by volatile general anesthetics［J］. J Neurosci，2013，33(41):16310 -16322

6 Halassa MM，Chen Z，Wimmer RD，et al. State-dependent architecture of thalamic reticular subnetworks［J］. Cell，2014，158(4):808 -821