全麻药脊髓作用机制的研究进展课件

全麻药脊髓作用机制的研究进展

AdvancesinStudiesofActionsofGeneralAnestheticsonspinalcord汪萌芽皖南医学院细胞电生理研究室

第11次全国高等麻醉学专业教育研讨会2006.4.21-24.合肥全麻药脊髓作用机制的研究进展

AdvancesinS1前言Introduction全麻药作用机制的研究：非特异性作用还是特异性作用？作用在皮层还是脊髓？作用在感觉系统还是运动系统？作用在抑制系统还是兴奋系统？作用机制：生物大分子？前言Introduction全麻药作用机制的研究：2前言Introduction脊髓是全麻药作用的重要部位：最低肺泡有效浓度（MAC）：给予致痛刺激时，一半病人或动物不出现躯体扭动或逃避反应，肺泡中吸入全麻药的浓度。Rampil（1994）：横断脊髓并不影响大鼠的全麻药MAC。Antognini等(1993)：将异氟醚（isoflurane）同时施加于脑和脊髓的MAC，远低于单独施加于脑的MAC。Antognini等（2000,2001）：异氟醚或异丙酚所致的暂时性记忆缺失和意识不清，是其作用于脊髓、脑干的上行激活系统所致。前言Introduction脊髓是全麻药作用的重要部位3前言Introduction全麻药脊髓作用的重要靶点：脊髓神经元（背角神经元、腹角神经元等）的抑制作用。突触传递（快、慢突触传递，兴奋性、抑制性突触传递等）的影响。神经递质-受体系统。离子通道系统。跨膜信号转导系统。基因表达系统。前言Introduction全麻药脊髓作用的重要靶点：4前言Introduction脊髓运动神经元是全麻药作用的位点：全麻药抑制伤害性反射镇痛和制动:是否含有运动神经元(MN)的作用成分？回返性F波：反映a-MN的兴奋性;顺行M波：反映MN神经纤维的传导性;H反射：反映MN环路的兴奋性。King和Rampil（1994）在大鼠的实验表明，异氟醚呈剂量依赖性地抑制F波，即能降低大鼠脊髓a-运动神经元的兴奋性；而对M波无影响，说明异氟醚并不影响动作电位在外周运动神经纤维上的传导，也不影响神经肌肉接头。前言Introduction脊髓运动神经元是全麻药作用5Isoflurane浓度Head:头部（灌流）Torso:躯体（肺）肌电图：M：M波F：F波Antognini等1999A&AIsoflurane浓度6全麻药脊髓作用机制的研究进展课件7全麻药脊髓作用机制的研究进展课件8全麻药脊髓作用机制的研究进展课件9全麻药脊髓作用机制的研究进展课件10研究技术PreparationsandMethods

S1:腹根(VR);S2:背根(DR);S3:腹外侧索(VLF)研究技术PreparationsandMethod11麻醉浓度乙醇对运动神经元的作用麻醉浓度乙醇对运动神经元的作用12MN的快兴奋性突触后电位(EPSP)MN的快兴奋性突触后电位(EPSP)13背根-快兴奋性突触后电流(DR-EPSC)背根-快兴奋性突触后电流(DR-EPSC)14APV-敏感性DR-EPSP和谷氨酸反应APV-敏感性DR-EPSP和谷氨酸反应15乙醇对DR-EPSP的抑制作用乙醇对DR-EPSP的抑制作用16乙醇对谷氨酸反应的抑制作用withoutTTXwithTTX乙醇对谷氨酸反应的抑制作用withoutTTX17乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用18乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用19乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用20

Effectsofpropofolonelectrophysiologicalpropertiesofmotoneuronsinvitro.（x±SD）

Pairedttest:*P<0.05vscontrol,**P<0.01vscontrol，###Actionpotentialsof7/10allrecordedMNSwerenullified.

ControlPropofol（mmol/l）n=190.1(n=19)0.3(n=15)1.0(n=10)Restingpotential(RP,mV)-64.2±4.7-65.9±5.4-66.0±4.2-67.5±7.0Membraneresistance(Rm,MΩ)56.2±21.457.4±23.051.0±21.043.2±15.5Timeconstant(τ,ms)5.9±3.04.7±1.9*4.3±2.42.5±1.1**Actionpotential

###Amplitude(Amp,mV)69.0±6.368.1±6.969.1±6.569.3±8.3Threshold(TL,mV)-45.2±7.7-43.6±8.7-42.8±11.1-31.0±11.8*Overshoot(OS,mV)4.9±3.72.6±6.22.9±4.69.0±8.2Half-width(ms)1.5±0.52.0±1.61.9±1.41.7±1.1MaxL.slope(mV/ms)140.3±39.7132.2±43.7137.7±45.8106.7±25.2MaxR.slope(mV/ms)-87.9±34.3-80.0±23.2-76.2±24.1-60.0±20.0Effectsofpropofolonelectr21异丙酚对I-F关系曲线的作用异丙酚对I-F关系曲线的作用22异丙酚对I-F关系曲线的作用异丙酚对I-F关系曲线的作用23异丙酚对DR-EPSP的作用异丙酚对DR-EPSP的作用24异丙酚对MN的EPSP的浓度依赖性抑制作用（x

±SD）

ControlPropofol（mmol/l）n=90.1(n=9)0.3(n=9)1.0(n=7)Latency(ms)2.8±1.03.1±1.13.1±1.3

Amplitude(Amp,mV)5.9±3.24.9±2.93.5±2.4*****Duration(ms)35.6±27.326.1±22.3*13.3±5.7*

Areaundercurve(mV*ms)114.2±105.875.6±69.929.0±5.7*

Half-width(ms)12.6±12.75.1±4.83.6±3.1

MaxL.slope(mV/ms)15.7±10.220.0±16.820.7±13.2

MaxR.slope(mV/ms)-16.9±12.2-21.6±14.8*-18.3±13.8

Pairedttest：*P<0.05vscontrol，**P<0.01，***EPSPswereeliminated.

异丙酚对MN的EPSP的浓度依赖性抑制作用（x±SD）25Bicuculline对异丙酚作用的影响ControlBMIBMI+P0.1BMI+P0.3BMI+P1BMI+P3WashBicuculline对异丙酚作用的影响ControlBMI26GABAA受体阻断后异丙酚对MN的EPSP的影响（x±SD）

ControlPropofol（mmol/l）(n=6)0.1(n=6)0.3(n=6)1.0(n=6)3.0(n=5)Latency(ms)2.9±0.83.1±0.93.3±0.63.4±0.5

Amplitude(Amp,mV)5.9±3.36.2±3.15.3±2.93.3±1.4****Duration(ms)75.9±53.697.8±55.1**90.8±60.769.7±43.5

Areaundercurve(mV*ms)176.9±130.1177.6±95.9200.7±112.797.5±61.9

Half-width(ms)19.4±16.310.2±11.228.5±31.414.2±21.3

MaxL.slope(mV/ms)4.6±3.44.5±3.44.0±3.13.7±1.3

MaxR.slope(mV/ms)-3.6±2.3-3.6±2.1-4.3±3.6-3.9±2.8

Pairedttest：*P<0.05vscontrol，**P<0.01，***EPSPswereeliminated.GABAA受体阻断后异丙酚对MN的EPSP的影响（x±S27Strychnine对异丙酚作用的影响ControlStrStr+P0.1Str+P1Str+P0.3WashStrychnine对异丙酚作用的影响ControlStr28异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用29Concentration-dependentinhibitoryeffectsofPropofolonVLF-EPSPsofMNinvitro.(x±S.D.）(n=10)0.1(n=10)0.3(n=9)#1.0(n=4)##Controlpropofol(mmol/L)

F-testamongconcentrationgroups:*P<0.05，Pairedttestvscontrol：*

P<0.05，**

P<0.01.#EPSPinoneof10cellswaseliminated,##EPSPsin3of7cellswaseliminated.Latency(ms)

1.8±0.81.9±0.71.9±0.92.5±0.1Amplitude(Amp,mV)*4.8±3.24.0±1.93.2±1.9*2.7±2.0*

Duration(ms)*46.3±16.344.5±20.830.6±18.6*34.0±0.3Areaundercurve*62.4±43.649.4±26.630.2±20.0*22.8±10.6*Half-width(ms)*7.8±4.66.3±3.63.4±5.4*0.5±0.8**

Maxl.slope(mV/ms)2.9±2.12.9±2.52.5±1.73.0±2.2Maxr.slope(mV/ms)-1.9±1.0-1.9±0.8-1.9±1.0-0.5±0.8_异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用Concentration-dependentinhibi30异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用EffectsofpropofolonVLF-EPSPinaMNofneonatalratspinalcordslicesinthepresenceofbicuculline(50mmol/L).异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用Effectsofpr31ComparisonofthepropofoleffectsonDR-EPSPsandVLF-EPSPsinthesameMNofneonatalratspinalcordslicesintheabsenceandpresenceofstrychnine(1.0mmol/L)（1.0mmol/L）Control0.10.3Propofol(mmol/L)WashStrychnine0.3mmol/LPropofolWash

StrychnineStrychnineComparisonofthepropofoleff32EffectsofpropofolonVLF-EPSPinaMNofneonatalratspinalcordslicesinthepresenceofbicuculline(30mmol/L)andstrychnine(1mmol/L).RPwas–63mVEffectsofpropofolonVLF-EPS33异丙酚对GLU反应的抑制作用异丙酚对GLU反应的抑制作用34异丙酚对外源性谷氨酸反应的抑制作用（x±SD

）

ControlPropofol（mmol/l）(n=7)0.1(n=7)0.3(n=6)1.0(n=6)Amplitude(Amp,mV)10.6±3.19.4±6.04.9±3.3****Duration(s)16.1±3.816.3±6.813.3±11.0

Areaundercurve(mV*s)75.3±39.451.9±49.125.4±16.8*

Half-width(s)1.6±2.41.7±2.61.3±1.6

MaxL.slope(mV/ms)1.8±1.62.7±3.40.5±0.4

MaxR.slope(mV/ms)-2.2±1.5-3.8±2.6-1.6±1.2

Pairedttest：*P<0.05vscontrol，***

depolarizingresponseswereeliminatedinalltestedcells.异丙酚对外源性谷氨酸反应的抑制作用（x±SD）

Cont35全麻药脊髓作用机制的研究进展课件36小结麻醉浓度的乙醇对MN的DR-EPSP和Glu反应有抑制作用。乙醇的作用在TTX、bicuculline和strychnine预处理的情况下仍然存在，表明为直接作用。乙醇对GLU受体的AMPA和NMDA亚型均有抑制作用。异丙酚对DR-EPSP、VLF-EPSP和Glu反应也存在浓度依赖性抑制作用。异丙酚对GLU受体的抑制，部分与GABAA受体和甘氨酸受体有关，高浓度有直接抑制作用。异丙酚对DR和VLF刺激诱发EPSP抑制作用具有差异性。乙醇和异丙酚均对MN的动作电位有抑制作用，表明对MN的钠离子通道等均有影响，相关离子通道也是作用的靶点之一。小结麻醉浓度的乙醇对MN的DR-EPSP和Glu反应有抑制作37致谢合作者：

JoanJ.Kendig(StanfordUniv.)

IraJ.Rampil(UCSF)

任双来、杨克春、韩小虎、陈永君、程龙珍、汪丽娜（研究生）科研基金：

国家自然科学基金(30270366)安徽省自然科学基金(050430401)安徽省人事厅人才专项基金(2003)致谢合作者：38谢谢！第11次全国高等麻醉学专业教育研讨会2006.4.21-24.合肥谢谢！第11次全国高等麻醉学专业教育研讨会39全麻药脊髓作用机制的研究进展

AdvancesinStudiesofActionsofGeneralAnestheticsonspinalcord汪萌芽皖南医学院细胞电生理研究室

第11次全国高等麻醉学专业教育研讨会2006.4.21-24.合肥全麻药脊髓作用机制的研究进展

AdvancesinS40前言Introduction全麻药作用机制的研究：非特异性作用还是特异性作用？作用在皮层还是脊髓？作用在感觉系统还是运动系统？作用在抑制系统还是兴奋系统？作用机制：生物大分子？前言Introduction全麻药作用机制的研究：41前言Introduction脊髓是全麻药作用的重要部位：最低肺泡有效浓度（MAC）：给予致痛刺激时，一半病人或动物不出现躯体扭动或逃避反应，肺泡中吸入全麻药的浓度。Rampil（1994）：横断脊髓并不影响大鼠的全麻药MAC。Antognini等(1993)：将异氟醚（isoflurane）同时施加于脑和脊髓的MAC，远低于单独施加于脑的MAC。Antognini等（2000,2001）：异氟醚或异丙酚所致的暂时性记忆缺失和意识不清，是其作用于脊髓、脑干的上行激活系统所致。前言Introduction脊髓是全麻药作用的重要部位42前言Introduction全麻药脊髓作用的重要靶点：脊髓神经元（背角神经元、腹角神经元等）的抑制作用。突触传递（快、慢突触传递，兴奋性、抑制性突触传递等）的影响。神经递质-受体系统。离子通道系统。跨膜信号转导系统。基因表达系统。前言Introduction全麻药脊髓作用的重要靶点：43前言Introduction脊髓运动神经元是全麻药作用的位点：全麻药抑制伤害性反射镇痛和制动:是否含有运动神经元(MN)的作用成分？回返性F波：反映a-MN的兴奋性;顺行M波：反映MN神经纤维的传导性;H反射：反映MN环路的兴奋性。King和Rampil（1994）在大鼠的实验表明，异氟醚呈剂量依赖性地抑制F波，即能降低大鼠脊髓a-运动神经元的兴奋性；而对M波无影响，说明异氟醚并不影响动作电位在外周运动神经纤维上的传导，也不影响神经肌肉接头。前言Introduction脊髓运动神经元是全麻药作用44Isoflurane浓度Head:头部（灌流）Torso:躯体（肺）肌电图：M：M波F：F波Antognini等1999A&AIsoflurane浓度45全麻药脊髓作用机制的研究进展课件46全麻药脊髓作用机制的研究进展课件47全麻药脊髓作用机制的研究进展课件48全麻药脊髓作用机制的研究进展课件49研究技术PreparationsandMethods

S1:腹根(VR);S2:背根(DR);S3:腹外侧索(VLF)研究技术PreparationsandMethod50麻醉浓度乙醇对运动神经元的作用麻醉浓度乙醇对运动神经元的作用51MN的快兴奋性突触后电位(EPSP)MN的快兴奋性突触后电位(EPSP)52背根-快兴奋性突触后电流(DR-EPSC)背根-快兴奋性突触后电流(DR-EPSC)53APV-敏感性DR-EPSP和谷氨酸反应APV-敏感性DR-EPSP和谷氨酸反应54乙醇对DR-EPSP的抑制作用乙醇对DR-EPSP的抑制作用55乙醇对谷氨酸反应的抑制作用withoutTTXwithTTX乙醇对谷氨酸反应的抑制作用withoutTTX56乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用57乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用58乙醇对谷氨酸反应的抑制作用乙醇对谷氨酸反应的抑制作用59

Effectsofpropofolonelectrophysiologicalpropertiesofmotoneuronsinvitro.（x±SD）

Pairedttest:*P<0.05vscontrol,**P<0.01vscontrol，###Actionpotentialsof7/10allrecordedMNSwerenullified.

ControlPropofol（mmol/l）n=190.1(n=19)0.3(n=15)1.0(n=10)Restingpotential(RP,mV)-64.2±4.7-65.9±5.4-66.0±4.2-67.5±7.0Membraneresistance(Rm,MΩ)56.2±21.457.4±23.051.0±21.043.2±15.5Timeconstant(τ,ms)5.9±3.04.7±1.9*4.3±2.42.5±1.1**Actionpotential

###Amplitude(Amp,mV)69.0±6.368.1±6.969.1±6.569.3±8.3Threshold(TL,mV)-45.2±7.7-43.6±8.7-42.8±11.1-31.0±11.8*Overshoot(OS,mV)4.9±3.72.6±6.22.9±4.69.0±8.2Half-width(ms)1.5±0.52.0±1.61.9±1.41.7±1.1MaxL.slope(mV/ms)140.3±39.7132.2±43.7137.7±45.8106.7±25.2MaxR.slope(mV/ms)-87.9±34.3-80.0±23.2-76.2±24.1-60.0±20.0Effectsofpropofolonelectr60异丙酚对I-F关系曲线的作用异丙酚对I-F关系曲线的作用61异丙酚对I-F关系曲线的作用异丙酚对I-F关系曲线的作用62异丙酚对DR-EPSP的作用异丙酚对DR-EPSP的作用63异丙酚对MN的EPSP的浓度依赖性抑制作用（x

±SD）

ControlPropofol（mmol/l）n=90.1(n=9)0.3(n=9)1.0(n=7)Latency(ms)2.8±1.03.1±1.13.1±1.3

Amplitude(Amp,mV)5.9±3.24.9±2.93.5±2.4*****Duration(ms)35.6±27.326.1±22.3*13.3±5.7*

Areaundercurve(mV*ms)114.2±105.875.6±69.929.0±5.7*

Half-width(ms)12.6±12.75.1±4.83.6±3.1

MaxL.slope(mV/ms)15.7±10.220.0±16.820.7±13.2

MaxR.slope(mV/ms)-16.9±12.2-21.6±14.8*-18.3±13.8

Pairedttest：*P<0.05vscontrol，**P<0.01，***EPSPswereeliminated.

异丙酚对MN的EPSP的浓度依赖性抑制作用（x±SD）64Bicuculline对异丙酚作用的影响ControlBMIBMI+P0.1BMI+P0.3BMI+P1BMI+P3WashBicuculline对异丙酚作用的影响ControlBMI65GABAA受体阻断后异丙酚对MN的EPSP的影响（x±SD）

ControlPropofol（mmol/l）(n=6)0.1(n=6)0.3(n=6)1.0(n=6)3.0(n=5)Latency(ms)2.9±0.83.1±0.93.3±0.63.4±0.5

Amplitude(Amp,mV)5.9±3.36.2±3.15.3±2.93.3±1.4****Duration(ms)75.9±53.697.8±55.1**90.8±60.769.7±43.5

Areaundercurve(mV*ms)176.9±130.1177.6±95.9200.7±112.797.5±61.9

Half-width(ms)19.4±16.310.2±11.228.5±31.414.2±21.3

MaxL.slope(mV/ms)4.6±3.44.5±3.44.0±3.13.7±1.3

MaxR.slope(mV/ms)-3.6±2.3-3.6±2.1-4.3±3.6-3.9±2.8

Pairedttest：*P<0.05vscontrol，**P<0.01，***EPSPswereeliminated.GABAA受体阻断后异丙酚对MN的EPSP的影响（x±S66Strychnine对异丙酚作用的影响ControlStrStr+P0.1Str+P1Str+P0.3WashStrychnine对异丙酚作用的影响ControlStr67异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用68Concentration-dependentinhibitoryeffectsofPropofolonVLF-EPSPsofMNinvitro.(x±S.D.）(n=10)0.1(n=10)0.3(n=9)#1.0(n=4)##Controlpropofol(mmol/L)

F-testamongconcentrationgroups:*P<0.05，Pairedttestvscontrol：*

P<0.05，**

P<0.01.#EPSPinoneof10cellswaseliminated,##EPSPsin3of7cellswaseliminated.Latency(ms)

1.8±0.81.9±0.71.9±0.92.5±0.1Amplitude(Amp,mV)*4.8±3.24.0±1.93.2±1.9*2.7±2.0*

Duration(ms)*46.3±16.344.5±20.830.6±18.6*34.0±0.3Areaundercurve*62.4±43.649.4±26.630.2±20.0*22.8±10.6*Half-width(ms)*7.8±4.66.3±3.63.4±5.4*0.5±0.8**

Maxl.slope(mV/ms)2.9±2.12.9±2.52.5±1.73.0±2.2Maxr.slope(mV/ms)-1.9±1.0-1.9±0.8-1.9±1.0-0.5±0.8_异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用Concentration-dependentinhibi69异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用EffectsofpropofolonVLF-EPSPinaMNofneonatalratspinalcordslicesinthepresenceofbicuculline(50mmol/L).异丙酚对VLF-EPSP的抑制作用Effectsofpr70ComparisonofthepropofoleffectsonDR-EPSPsandVLF-EPSPsinthesameMNofneonatalratspinalcordslicesintheabsenceandpresenceofstrychnine(1.0mmol/L)（1.0mmol/L）Control0.10.3Propofol(mmol/L)WashStrychnine0.3mmol/LPropofolWash

Strych