3种麻醉剂对蟾蜍离体坐骨神经电生理特性影响的比较研究

第 34 卷 � 第 1 期 河南师范大学学报(自然科学版) Vol . 34� N o. 1 � 2006 年 2 月 J ournal of H enan Normal Univers ity ( Natural S cience) Feb. 2006 � � � 文章编号: 1000- 2367( 2006) 01- 0126- 04 3种麻醉剂对蟾蜍离体坐骨神经电生理特性影响的比较研究 刘东武,艾洪滨* (山东师范大学 生命科学学院, 济南 250014) 摘 � 要:使用 BL- 420 生物机能实验系统, 采用细胞外记录神经干动作电位的方法 ,观察了氨基甲酸乙酯、水 合氯醛和戊巴比妥钠 3 种麻醉剂对蟾蜍离体坐骨神经电生理特性的影响.结果: 3 种麻醉剂均可使坐骨神经的兴奋 性降低、动作电位时程延长; 另外,氨基甲酸乙酯和水合氯醛对神经的传导速度和动作电位幅度抑制作用较强,戊巴 比妥钠对神经传导速度抑制作用较弱,但中浓度的戊巴比妥钠有增加动作电位幅度的作用. 关键词:蟾蜍; 坐骨神经;氨基甲酸乙酯; 水合氯醛; 戊巴比妥钠 中图分类号: Q426 � � � � � � � � � � � � 文献标识码: A 氨基甲酸乙酯、水合氯醛和戊巴比妥钠是动物实验中常用的全身麻醉剂.氨基甲酸乙酯是突触传递阻断 剂;巴比妥类药物通过增加 �- 氨基丁酸 A 受体通道控制的突触后超极化而起抑制作用[ 1] ; 戊巴比妥钠对脑 干网状结构上行激活系统、大脑皮层及下丘脑均具有抑制作用[ 2] ;水合氯醛主要抑制网状结构上行激活系 统,阻断神经冲动的传导 [ 2] .这 3种麻醉剂都是通过腹腔或静脉注射进入血液, 然后通过血液循环作用于靶 器官而产生麻醉作用.至于这 3种麻醉剂是否直接对外周神经产生影响,尚未见文献报道. 本实验采用蟾蜍 离体坐骨神经, 观察了 3种麻醉剂对离体坐骨神经电生理特性的影响,为进一步探讨麻醉剂的作用原理提供 实验依据. 1 � 材料与方法 1. 1 � 实验动物 � 大蟾蜍( Buf o buf o g ar gar iz ans) , 雌雄不限. 1. 2 � 药 � 品 配制任氏液 [ 3] .氨基甲酸乙酯,中国医药上海化学试剂公司生产.水合氯醛,北京精求化工有限责任 公司生产.戊巴比妥钠,广州化学试剂厂生产. 1. 3 � 实验仪器 BL- 420生物机能实验系统,成都泰盟科技有限责任公司生产. 神经屏蔽盒,六合泉水教学实验器材厂 生产. 1. 4 � 实验方法 1. 4. 1 � 不同浓度麻醉剂的配制方法[ 4] 在体实验中,麻醉剂一般经腹腔注射或静脉注射, 麻醉剂被腹腔的毛细血管吸收或经静脉注射入血后, 通过血液循环运输到身体各处,最终平均分布到细胞外液, 从而达到麻醉效果. 根据吴相钰的�普通生物学 (第2版) ,动物的细胞外液约占体重的 20% ,即每 kg 体重的细胞外液约为 200 ml.根据这一原理, 本文按照下列公式配制麻醉剂的浓度:麻醉剂浓度( g/ ml) = 正常腹腔注射剂量 收稿日期: 2005- 03- 21 � � 基金项目:山东省自然科学基金资助项目( Y2002D18) � � 作者简介:刘东武( 1974- ) , 男,山东单县人, 山东师范大学硕士研究生,主要从事动物生理研究. � � * 通讯作者:艾洪滨( 1951- ) , 男,山东青岛人, 山东师范大学教授,博士生导师, 主要从事动物生理学研究. ( g/ kg ) !200 ( ml/ kg ) . 蛙类麻醉时,氨基甲酸乙酯的正常腹腔注射剂量为 2. 00 g / kg[ 3] , 根据以上公式计算出的氨基甲酸乙酯 浓度应为 1. 00% ,本文规定此浓度为中浓度;另外还配制了低浓度( 0. 50%)和高浓度( 2. 00% )两种浓度的 麻醉剂,以做比较.同理, 戊巴比妥钠(蛙类正常腹腔注射剂量, 本文定为 0. 08 g/ kg)的中浓度为0. 04% ,低 浓度为 0. 02%,高浓度为 0. 08% ; 水合氯醛 (蛙类正常腹腔注射剂量, 本文定为 0. 80 g/ kg )的中浓度为 0. 40%,低浓度为 0. 20%,高浓度为 0. 80%. 3种麻醉剂均用任氏液配制. 1. 4. 2 � 实验分组 分 3组,分别为氨基甲酸乙酯组、水合氯醛组和戊巴比妥钠组. 1. 4. 3 � 实验方法 取蟾蜍,双毁髓,制备坐骨神经标本,置任氏液中稳定 10 min. 采用 BL- 420生物机能实验系统记录神经干动作电位并测定引起动作电位的刺激阈强度:将稳定好的 坐骨神经标本放于神经屏蔽盒的电极上,中枢端接刺激电极, 外周端接引导电极,电波输出经刺激电极作用 于神经标本的中枢端.调整刺激强度为 3 V,波宽0. 5 ms.其它实验参数:时间常数 0. 001 s,高频滤波1 kHz, 放大倍数为 50倍.测定刺激的阈强度时,起始刺激强度 100 mV, 增量 10 mV,时间间隔 1 s,其它实验参数 不变. 随后将坐骨神经标本放入含麻醉剂的任氏液中浸泡 10 min, 再放入神经屏蔽盒同一位置, 记录麻醉后 的动作电位并测定阈强度. 1. 4. 4 � 数据记录和处理 测定麻醉前后动作电位的上相幅度和下相幅度、上相时程和下相时程. 测定麻醉前后引起动作电位的阈强度,将刚好产生神经干动作电位的那个刺激强度(刺激的波宽恒定, 都是 0. 5 ms)定为阈强度.另外,使用阈强度的倒数示坐骨神经的兴奋性,阈强度越大,表明神经的兴奋性 越低. 动作电位传导速度的测定方法:测量从刺激伪迹至动作电位起点之间的时间差( t )和从刺激电极阴极到 第一个记录电极之间的距离( s) , 计算麻醉前后神经冲动传导的速度( m/ s) . 麻醉剂对动作电位传导速度和上、下相幅度的抑制程度使用抑制率表示,抑制率按下式计算: 抑制率= 麻醉前的传导速度或幅度- 麻醉传导速度或幅度麻醉前的传导速度或幅度 ∀ 100% 实验所得数据用 �x # SD表示,加麻醉剂前、后的数据比较采用配对 t 检验. 2 � 结 � 果 2. 1 � 3种麻醉剂对坐骨神经兴奋性和传导速度的影响 通过比较表 1、表 2和表 3中麻醉剂作用前后的阈强度和兴奋性, 3种麻醉剂都可使坐骨神经的阈强度 升高,即兴奋性降低. 根据表 1、表 2和表 3,氨基甲酸乙酯、水合氯醛和戊巴比妥钠 3种麻醉剂对动作电位传导速度的抑制 率:低浓度时分别为 6. 45%、3. 00%、2. 00%; 中浓度时分别为 11. 43%、11. 65%、5. 53%; 高浓度时分别为 15. 24%、10. 67%、4. 93%. 结果表明, 3种麻醉剂对动作电位的传导速度均有不同程度的抑制作用, 其中氨 基甲酸乙酯和水合氯醛的抑制作用较强,戊巴比妥钠的抑制作用较弱. 2. 2 � 3种麻醉剂对坐骨神经动作电位上、下相幅度的影响 根据表 1和表 2, 氨基甲酸乙酯和水合氯醛对动作电位上、下相幅度均起抑制作用.如图 1和图 2, 1%氨 基甲酸乙酯使动作电位的幅度明显下降.而表 3中戊巴比妥钠对动作电位幅度的影响与上两种麻醉剂相比 有较大差异,戊巴比妥钠对下相幅度的抑制率低浓度时为- 4. 75% , 中浓度时为- 25. 14% , 高浓度时为 - 3. 37% ,对下相幅度的抑制率全部为负值, 说明不但没有起抑制作用,反而表现出一定的兴奋作用;戊巴比 妥钠对上相幅度的抑制率低浓度时为 1. 27%, 中浓度时为- 20. 16%, 高浓度时为 4. 91%, 只有中浓度的戊 巴比妥钠对上相幅度表现出兴奋作用, 而低浓度和高浓度的戊巴比妥钠对上相幅度则表现出抑制作用. 127第 1 期 � � � � � � � � � � � � � 刘东武等: 3 种麻醉剂对蟾蜍离体坐骨神经电生理特性影响的比较研究 2. 3 � 3种麻醉剂对坐骨神经动作电位上、下相时程的影响 根据 3个中动作电位上相和下相时程,可看出 3 种麻醉剂都使坐骨神经动作电位的上相和下相时 程延长,如低浓度的氨基甲酸乙酯麻醉前的上相时程为: 1. 30 # 0. 01 ms, 麻醉后的上相时程为: 1. 35 # 0. 18 ms; 麻醉前的下相时程为 1. 55 # 0. 18 ms,麻醉后的下相时程为: 1. 64 # 0. 34 ms. 通过比较 3个表格中各种 浓度的麻醉剂作用前后的上、下相时程,发现 3种麻醉剂对上相时程的影响较小,对下相时程的影响较大. 表 1 � 不同浓度氨基甲酸乙酯对离体坐骨神经电生理特性的影响 ( n = 8) 麻醉剂浓度 麻醉前后 阈强度( V) 兴奋性( 1/ V) 传导速度( m/ s) 上相幅度( mV) 下相幅度( mV) 上相时程( ms) 下相时程( ms) 麻醉前 0. 50 # 0. 09 2. 00 31. 00 # 1. 85 5. 51 # 0. 53 3. 72 # 0. 89 1. 30 # 0. 01 1. 55 # 0. 18 低 麻醉后 0. 55 # 0. 08 1. 82 29. 00 # 1. 24* 4. 98 # 1. 53 2. 99 # 1. 65* 1. 35 # 0. 18 1. 64 # 0. 34* 抑制率 6. 45% 9. 62% 19. 62% 麻醉前 0. 51 # 0. 06 1. 96 32. 63 # 1. 45 4. 70 # 1. 47 2. 92 # 1. 28 1. 46 # 0. 21 1. 45 # 0. 14 中 麻醉后 0. 62 # 0. 23* * 1. 61 28. 90 # 2. 14* * 3. 59 # 1. 91* 2. 10 # 0. 52* * 1. 45 # 0. 24 1. 65 # 0. 23* * 抑制率 11. 43% 23. 62% 28. 08% 麻醉前 0. 54 # 0. 07 1. 85 32. 80 # 1. 30 6. 20 # 1. 59 3. 43 # 0. 30 1. 29 # 0. 11 1. 60 # 0. 16 高 麻醉后 0. 65 # 0. 18* * 1. 54 27. 80 # 1. 80* * 4. 34 # 0. 80* * 1. 59 # 0. 50* * 1. 31 # 0. 18 1. 70 # 0. 30* * 抑制率 15. 24% 30. 00% 53. 64% � � 注:麻醉前为标准任氏液浸泡 10 m in,麻醉后为含麻醉剂的任氏液浸泡 10 min; * P < 0. 05 � * * P < 0. 01. 表 2 � 不同浓度水合氯醛对离体坐骨神经电生理特性的影响 ( n = 8) 麻醉剂浓度 麻醉前后 阈强度( V) 兴奋性( 1/ V) 传导速度( m/ s) 上相幅度( mV) 下相幅度( mV) 上相时程( ms) 下相时程( ms) 麻醉前 0. 51 # 0. 14 1. 96 30. 90 # 2. 45 5. 63 # 1. 64 4. 47 # 1. 60 1. 39 # 0. 11 1. 65 # 0. 20 低 麻醉后 0. 55 # 0. 08 1. 82 30. 00 # 2. 37 4. 59 # 1. 36* 3. 54 # 1. 54* 1. 39 # 0. 12 1. 55 # 0. 34 抑制率 3. 00% 18. 47% 20. 81% 麻醉前 0. 50 # 0. 08 2. 00 32. 54 # 3. 77 4. 29 # 1. 69 3. 56 # 1. 91 1. 29 # 0. 17 1. 41 # 0. 19 中 麻醉后 0. 64 # 0. 14* * 1. 56 28. 75 # 1. 97* * 3. 30 # 1. 20* * 2. 62 # 1. 25* * 1. 30 # 0. 14 1. 59 # 0. 25* 抑制率 11. 65% 23. 08% 26. 40% 麻醉前 0. 55 # 0. 09 1. 82 31. 67 # 3. 36 3. 58 # 1. 41 2. 74 # 1. 21 1. 42 # 0. 10 1. 61 # 0. 17 高 麻醉后 0. 71 # 0. 07* * 1. 41 28. 29 # 3. 20* 2. 95 # 0. 60 1. 76 # 0. 68* 1. 46 # 0. 26 1. 73 # 0. 30 抑制率 10. 67% 17. 60% 35. 77% � � 注:麻醉前为标准任氏液浸泡 10 m in,麻醉后为含麻醉剂的任氏液浸泡 10 min; * P < 0. 05 � * * P < 0. 01. 表 3 � 不同浓度戊巴比妥钠对离体坐骨神经电生理特性的影响 ( n = 8) 麻醉剂浓度 麻醉前后 阈强度( V) 兴奋性( 1/ V) 传导速度( m/ s) 上相幅度( mV) 下相幅度( mV) 上相时程( ms) 下相时程( ms) 前 0. 50 # 0. 09 2. 00 27. 98 # 1. 93 3. 93 # 1. 37 2. 95 # 1. 34 1. 48 # 0. 18 1. 58 # 0. 09 低 麻醉后 0. 56 # 0. 11* * 1. 79 28. 54 # 1. 42 3. 88 # 1. 52 3. 09 # 1. 47 1. 51 # 0. 18 1. 73 # 0. 08* * 抑制率 2. 00% 1. 27% - 4. 75% 麻醉前 0. 55 # 0. 09 1. 82 32. 00 # 3. 08 4. 91 # 1. 98 3. 50 # 1. 59 1. 38 # 0. 15 1. 44 # 0. 15 中 麻醉后 0. 65 # 0. 15* * 1. 54 30. 23 # 4. 31* 5. 90 # 2. 59* 4. 38 # 1. 85* 1. 42 # 0. 13 1. 61 # 0. 12* * 抑制率 5. 53% - 20. 16% - 25. 14% 麻醉前 0. 53 # 0. 06 1. 89 30. 86 # 2. 07 4. 48 # 1. 64 3. 26 # 1. 38 1. 51 # 0. 51 1. 69 # 0. 16 高 麻醉后 0. 57 # 0. 10 1. 75 29. 34 # 1. 28* 4. 26 # 1. 67 3. 37 # 1. 59 1. 46 # 0. 14 1. 79 # 0. 32 抑制率 4. 93% 4. 91% - 3. 37% � � 注:麻醉前为标准任氏液浸泡 10 m in,麻醉后为含麻醉剂的任氏液浸泡 10 min; * P< 0. 05 � * * P< 0. 01. 128 河南师范大学学报(自然科学版) � � � � � � � � � � � � � � � � 2006 年 3 � 讨 � 论 本实验结果表明,氨基甲酸乙酯、水合氯醛和戊巴比妥钠 3种麻醉剂均可使神经干动作电位的传导速度 减慢、时程延长,并且使引起兴奋的刺激阈值升高,即神经的兴奋性降低. 神经干动作电位的产生是细胞膜上 Na+ 通道大量开放, N a+ 内流形成的, 局部麻醉剂和全身麻醉剂对 在体神经纤维麻醉作用的原理是阻滞细胞膜的 Na+ 通道,本实验中全身麻醉剂对离体坐骨神经兴奋性的影 响,也可能是降低了 Na+ 通道的活性,因而使神经的兴奋性降低、动作电位的传导速度减慢. 动作电位峰值的大小主要取决于细胞膜内外 Na+ 的浓度梯度以及 Na+ 通道开放的数量. 氨基甲酸乙酯 和水合氯醛对动作电位幅度的抑制作用,可能是抑制了 N a+ 通道, 使 Na+ 通道开放的数量减少, Na+ 内流减 少,从而使动作电位幅度下降.本实验中戊巴比妥钠使动作电位的幅度(尤其是下相幅度)升高,我们认为可 能是戊巴比妥钠溶液中存在着解离型 Na+ ,增大了细胞外 Na+ 浓度, 有助于 Na+ 内流,使动作电位的幅度相 应升高.总之, 3种麻醉剂对离体神经纤维的电生理特性确有影响, 但其分子水平的机制还有待于深入研究. 参 � 考 � 文 � 献 [ 1] � 高 � 隽, 朱国庆,何延龙, 等. 基底外侧杏仁核注射戊巴比妥钠对睡眠和行为的影响 [ J] . 安徽医科大学学报, 2000, 35 ( 2) : 109- 110. [ 2] � 解景田, 赵 � 静. 生理学实验[ M ] . 第 2 版.北京: 高等教育出版社, 2002. 210- 211. [ 3] � 熊忠良, 李文化,郑新民, 等. 戊巴比妥钠和水合氯醛对猪的全身麻醉[ J] . 湖北畜牧兽医, 1999, ( 5) : 7- 9. [ 4] � 王英红, 艾洪滨. 三种麻醉剂对大鼠离体胃肠平滑肌收缩性影响的比较研究[ J] . 山东师范大学学报, 2005, 20( 1) : 78- 80. Comparative Studies on Effects of Three Anesthetics on the Electrophysiological Character of Toad's Sciatic Nerves LIU Dong�wu, AI Hong�bin ( Colleg e of Life Science, S hand on g Normal University, Jinan 250014, China ) Abstract: The effects of different do ses of urethane, chloral hydrate and pentobarbital sodium on the electr ophysio log ical char acter istic of sciatic ner ve of t oad in vit ro w ere investig at ed by means o f the extr acellular recording action potentia l. The iso� lated sciatic nerv es were st imulated by sing le square pulses ( 0. 5 ms) from BL - 420 Phy siolog ical Signals Recording System ( Chengdu, China) . F irst, the ner ves w ere bathed in Ringer 's solution and action potentials w ere recorded. Then, the same nerve was tr eated w ith anesthetic so lution for 10 minutes and act ion potentials w ere recorded aga in. T he results wer e as fo l� low s: Three anesthet ics decreased significantly the conduction velo city of t he action potential and ner ve excitability. The dura� t ion of action po tential was also incr eased. Bo th urethane and chlo ral hydr ate decreased signif icantly the am plitude of the action po tential. However, pentobarbital sodium o f the moderate concentr ation increased t he amplitude of action pot ential. Key words: toad; sciatic nerves; ur ethane; chlora l hydrate; pentobarbit al sodium 129第 1 期 � � � � � � � � � � � � � 刘东武等: 3 种麻醉剂对蟾蜍离体坐骨神经电生理特性影响的比较研究