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致意識消失重要機制之一［2］。GABAA受體是中樞神經系統主要的抑制性神經遞質受體，現被認為是與全身麻醉作用關系最為密切的受體靶點［3］。然而，對于中央丘腦內的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GABAA受體在全身麻醉藥導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，體質量250 ～350g，由第三軍醫大學實驗動物中心提供，動物許可證號:SCXK(渝)2007 -0005。常規飼養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。術后恢復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，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后20min，開始腦區微注射。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，并于腦部套管內放置微量注射管。異氟醚麻醉恢復后20min 于尾靜脈單次注射10mg/kg 丙泊酚，待翻正反射消失后2min 開始腦區微注射。兩組注射方法同上。記錄腦區微注射后體動反應的發生率和翻正反射完全恢復的時間。

5.統計學方法:統計學分析采用SPSS 19.0 軟件，計量資料以均數±標準差(±s)表示，組間比較采用t 檢驗，計數資料比較行χ2檢驗，以P ＜0.05 為差異有統計學意義。

結 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計學意義(P ＞0.05)，詳見表1。

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

表1 麻醉前腦區微注射對翻正反射消失時間和翻正反射發生率的影響(±s)

表1 麻醉前腦區微注射對翻正反射消失時間和翻正反射發生率的影響(±s)

與C 組比較，* P ＜0.05

組別 n 翻正反射消失時間(s)翻正反射恢復時間(s)翻正反射發生率［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 麻醉中腦區微注射對全身麻醉恢復時相的影響(±s)

表2 麻醉中腦區微注射對全身麻醉恢復時相的影響(±s)

與C 組比較，* P ＜0.05

組別 n 翻正反射消失時間(s)翻正反射恢復時間(s)微注射后體動反應發生率［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核，以及髓板周圍的其他相關核團如正中核，腹外側核，腹前核等，是丘腦非特異性投射系統的重要組成部分，接受來自于皮質及皮質下的廣泛投射。其中的多種受體在全身麻醉導致意識消失的過程中發揮著重要的作用，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致意識消失，目前尚無報道。本研究通過微注射技術，觀察阻斷中央丘腦中GABAA受體對丙泊酚全身麻醉的影響，發現給予阻斷劑后丙泊酚麻醉的誘導時間顯著延長，而恢復時間明顯縮短，同時還可減淺麻醉至發生自主體動。其可能的具體分子機制為中央丘腦接受來自于丘腦網狀核GABA 能神經元的抑制性投射，而丙泊酚可增加GABA 遞質與中央丘腦內的GABAA受體結合所產生的抑制性突觸后電流，使丘腦神經元膜電位超極化［6］。因此，來自于中腦網狀結構等其他腦區的興奮性轉導信號在中央丘腦神經元上不能誘發出動作電位，使得覺醒系統功能發生障礙。而在中央丘腦內微注射GABAA受體拮抗劑后可在局部消除丙泊酚所導致的這種抑制效應。這種局部的逆轉作用在實驗中表現為:盡管在丙泊酚麻醉過程中，大鼠仍然在行為學上表現出趨于覺醒的反應。這一結果充分說明了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，中央丘腦內的GABAA受體在丙泊酚所導致的意識消失過程中發揮了重要的作用。但由于全身麻醉作用的復雜性，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