【doc】氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞的抑制作用

【doc】氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞的抑制作用 氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞的抑制 作用 ?4?皖南医学院2005年第24卷第l期 ? 基础医学? 文章编号:1002—02I7(2005)010007—04 氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞的抑制作用 韩小虎,杜武英,王邦安,汪萌芽 (皖南医学院细胞电生理研究室,安徽芜湖241001) 摘要:目的了解静脉全麻药氯胺酮对交感神经节单个神经元的作用和机制.应用离体蟾蜍椎旁神经节 (PVG)细胞内记录技术,观察不同浓度的氯胺酮对PVG细胞的膜电学特性,动作电位及兴奋性的影响.结果 对离体PVG灌流0.3,3.0mmol/L氯胺酮可浓度依赖性地引起轻度去极化反应(,20,P<0.05),降低直接动 作电位的幅度和超射值(P<0.01).延长半幅时程(P<005).并明显提高动作电位的阈电位水平(P<0.05). 使刺激电流强度一放电频率关系曲线右移.在3mmol/L浓度减小膜电阻(P<0.05),完全取消动作电位的产生. 结论氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞具有直接的抑制作用. 关键词:氯胺酮;交感神经节;电生理学;兴奋性;动作电位;蟾蜍 中图分类号:R338.8;R971.2文献标识码:A 氯胺酮(ketamine)为一种高脂溶性,快速诱导 的静脉全麻药HJ.因其特有的分离麻醉特点,常受 人们关注.在中枢神经系统中,氯胺酮作为非竞争 性的N一甲基一D一天冬氨酸(N—methyl—D—aspartate, NMDA)受体拮抗剂对突触传递产生抑制作用l2J, 但临床应用时也发现有心血管兴奋等交感兴奋的表 现.虽然一般认为氯胺酮对循环系统的兴奋是中枢 性的_3J,但氯胺酮也能使交感神经元释放去甲肾上 腺素增多产生拟交感作用_4J.另外,也有研究表明 氯胺酮抑制了心副交感神经的钠离子通道,使副交 感抑制而产生交感兴奋J.亦有氯胺酮产生交感 抑制的报道_6J.为此,我们采用常规细胞内记录技 术,观察不同浓度氯胺酮对蟾蜍椎旁交感神经节的 影响,以分析其作用和机制. 1材料和方法 1.1药品和动物盐酸氯胺酮注射液(ketamine hydrochlorideinjection,上海中西药业股份有限公 司),临用前以Ringer液(配方为NaC1112ITlmol/ L,KCl2.0mmol/L,CaCl71.8mmol/L,NaHCO1 2.4mmol/L)配成0.3,3.0mmol/L重力灌流给 药.蟾蜍(中华大蟾蜍,BufogargarizansCantor) 雌雄不限,体重(60?20)g,本院实验动物中心 基金项目:国家ca然科学研究基金项目(30270366);安徽省自然科学 基金项目(00044524);安徽省教育厅自然科学研究基金项 目(2003kj306)及安徽省人事厅人才专项资助项目 收稿日期:2004—06—10 作者简介:韩小虎,男,1978年生,2001级硕士研究生;汪萌芽,男. 1959年生,教授,硕士生导师,通讯作者. 提供. 1.2实验方法按文献报道方法'8J制备蟾蜍椎 旁神经节标本(PVG),即紧贴椎骨剪下带有PVG 的数根(第7,9)脊神经,将第8和第9脊神经固 定在硅胶上,两根脊神经以交感干相连,交感干与脊 神经连接部位即为交感神经节.去除第8或第9椎 旁神经节周围的脂肪和结缔组织,用细铜丝固定在 硅胶上,持续灌流Ringer液,并在室温下进行细胞 内记录.用P一97程控微电极拉制仪(Sutter,U.S. A.)拉制有芯玻璃微电极(南京六合县泉水教学实 验器材厂),玻璃微电极用3mol/LKC1溶液充灌, 选取电阻为10,20MQ的电极进行细胞穿刺.记 录到的膜电位信号经AxoClamp一2A放大器(Axon, U.S.A.)用桥平衡模式进行放大,放大后的信号经 A/D转换后(南京隆海科技实业公司),并用NSA ?型生物信号处理系统进行采样记录和数据分析, 在微机显示器上进行监视.用刺激器(蚌埠医学院 无线电二厂)输出同步信号,触发微机和放大器. 对记录到的生物电信号进行细胞电生理参数的测 定,包括被动电学特性静息电位(RP),膜斜率电阻 (Rm),时间常数(r),以及动作电位(AP)的幅度 (Amp),阈电位水平(TL),超射(OS),半幅时程 (Half—width)和半幅衰减时间(Half—decay)等. 1.3统计学方法结果以(?8)表示,电流一电压 关系(I-V)用直线回归法分析及求斜率电阻 (Rm).用药前后数据进行配对t检验,统计学结果 均以P值表示. 2结果 2.1PVG神经元电生理参数的测定在记录到的 皖南医学院2005年第24卷第l期 PVG细胞中,选静息电位(RP)负于一45mV,且动 作电位有超射的神经元进行观察,记录,对所记录到 的68个PvG神经元进行电生理参数的测定,结果 见表1.表明细胞电生理参数与相关文献基本一 致8,可用于药物作用的实验分析. 表1离体蟾蜍椎旁神经节细胞的电生理性质(:68) Tab1ElectrophysiologicalpropertiesoftoadPVGneuronsinvitro 2.2氯胺酮对PVG被动膜电学性质的影响对 PVG神经元给予0.3,1.0,3.0mmol/L氯胺酮 (分别相当于亚临床浓度,临床浓度,高于临床浓度) 依次灌流15rain,分析20个被洗脱(washout)的 细胞,对用药前后的电生理参数进行配对t检验,结 果见表2.可见不同浓度氯胺酮均可使PVG细胞 产生去极化反应(P<0.05),并具有浓度依赖性 (P<0.05);0.3mmol/L及1.0mmol/L氯胺酮对 膜电阻(Rm)的影响未见有统计学意义,但3.0 mmol/L氯胺酮可使膜电阻减小(P<0.05);同时, ? 5? I—v关系曲线分析也显示,不同浓度氯胺酮可使 PVG细胞I—v关系曲线轻度抬高(神经元去极化) 及斜率减小(图l,此细胞的斜率电阻未完全洗出). 不同浓度氯胺酮对时间常数(r)未见明显影响. 2.3氯胺酮对动作电位的影响氯胺酮可降低直 接动作电位的幅度和超射值(P<0.01),提高动作 电位的阈电位水平(P<0.05).1mmol/L(相当 于临床浓度)氯胺酮还可以显着延长动作电位的半 幅时程及半衰时程,3mmol/L可取消所有神经元动 作电位的发放,完全抑制PVG细胞在各种电流强度 刺激下动作电位的产生,且氯胺酮对动作电位的抑 制作用具有浓度依赖性,并可被正常Ringer液洗出 (表2,图2). 图1氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞I—v关系曲线的影响 静息电位一72mV,Control:对照,Wash:冲洗 Fig1.EffectsofketamineonI-VrelationinaPVGneuronoftoad troRPwas一72mV 表2氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞电生理性质的影响(?I,I=20) Tab2EffectsofketamineonelectrophysiologicalpropertiesoftoadPVGneuronsivitro(? 5,=20) 失,一没有超射可测 Pi.dtest:P<0055c.ntrol, **P<OOl"UScontrol,? P<O.05"US0.3or3.0mmol/Lgr0up;##Acti.np.tentialsjnallre?rded neuronswerenullified—NoOSwasvaluable. 2.4氯胺酮对刺激电流强度一放~,N-g(I-F)关系 曲线的影响结果显示:0.3mmol/L氯胺酮可使I— F曲线轻度左移,即减小刺激电流强度亦能达到用 药前放电频率水平,但未发现有统计学意义(P> ? 6? 0.05).1.0mII1ol/L氯胺酮灌流15rain后发现,增 强刺激电流强度也不能达到用药前放电频率水平, 即能使I-F曲线明显右移及压低(P<0.01),在 3.0mmoI/L时可完全取消神经元动作电位的发放, 即浓度依赖性地降低PVG细胞的兴奋性及放电频 率.该作用可被正常Ringer液完全洗出(图3,4). 一 . —— . ——— Control 0.3 1.0 3.0 Wash 图2氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞动作电位的可逆性 和浓度依赖性抑制作用Control:对照.Wash:冲洗 Fig2Reversiblyanddose—dependentlyinhibitoryactionofke— tarnlneonactionpotentia|sinaPVGneuroninvitro , 八八八l\, 图3氯胺酮对离体蟾蜍椎旁神经节细胞放电频率的可逆性 和浓度依赖性抑制Control:对照,Wash:冲洗 Fig3.Reversibleandconcentration?dependentsuppressionofthe tiringfrequencybyketamineinaPVGneuronHitr0 3讨论 本实验采用细胞内记录技术,观察氯胺酮对蟾 蜍椎旁神经节单个神经元的影响,进一步了解氯胺 皖南医学院2005年第24鸯学l_塑 酮对内脏神经系统的作用机制.氯胺酮应用于临 床,具有明显的麻醉,镇痛,镇静效果.它的分离麻 醉效果常引起人们的注意,但临床应用时发现其具 有明显的交感兴奋如血压升高等作用,故而对其应 用多有顾虑.目前多用于诱导麻醉和复合麻醉.理 论上还可以与异丙酚合用,用于维持血压的稳定. 氯胺酮对心血管系统的兴奋,尤其它的升压作用在 临床上受到较多关注. 图4氯胺酮对离体螗蜍椎旁神经节细胞电流刺激强度,放 电频率(I-F)关系曲线的浓度依赖性作用Control:对照. Wash:冲洗 Fig4Concentration—dependenteffectsofketamineoncurrent intensity—firingfrequency(I-F)relationofthesamePVGneuron invitro 实验中观察到氯胺酮能使细胞膜去极化及膜电 阻减小,这与本实验室早期研究氯胺酮对海马锥体 神经元的作用并不一致9.在临床浓度可见明显的 神经元动作电位的抑制,显示氯胺酮对外周交感神 经系统有直接抑制作用,其作用机制可能主要是对 电压门控钠离子通道的抑制,这与氯胺酮对人类电 压门控钠离子通道有浓度依赖性的抑制1l1]相吻 合.氯胺酮对静息状态下的钾离子通道也有一定的 抑制,造成细胞轻微去极化H,这有可能升高神 经元的兴奋性,研究中也发现在亚临床浓度时放电 频率增多(图3,4),可能在低浓度时对交感神经节 起兴奋作用,故不排除在亚临床浓度时氯胺酮提高 交感神经节兴奋性(IF的左移),从而表现出对交 感神经系统的兴奋.因此,临床浓度的氯胺酮可能 通过抑制电压门控钠离子通道而对PVG细胞起抑 制作用为主,亚临床浓度时可能使PVG细胞兴奋性 增高,放电频率增多.其次,物种及神经系统的部位 差异,临床整体情况下的复杂性等,均可导致实验结 果与临床现象的不尽相符.临床应用时发现,氯胺 酮使交感神经元释放去甲肾上腺素增多,产生血压 升高等交感兴奋的表现,但对心肌的作用是直接 皖南医学院2005年第24卷第l期 抑制的,若低血容量,休克等原因造成的儿茶酚胺贮 备不足的情况下应用氯胺酮,不仅不能升高血压,反 而会使血压下降.氯胺酮单次静脉注射后药代学 参数符合二室开放模型,而且其脂溶性高,能迅速通 过血脑屏障进入脑内,但血浆浓度降低后,中枢系统 贮留的药物较血浆多,虽然实验中发现氯胺酮对交 感神经节是直接抑制的,但在整体情况下由于氯胺 酮在脑组织和外周分布可能不同,即氯胺酮在外周 较中枢浓度低,进而表现为促进交感神经末梢NE 释放增多,产生心血管系统的兴奋.进一步也可解 释在儿茶酚胺贮备不足的情况下应用氯胺酮,交感 神经末梢NE耗竭,从而不能产生升压效应. 参考文献 [1] [2] [3] [4] PalHR,BerryN,KumarR,etdKetaminedependence【J]. 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Inhibitoryeffectsofketamineonparavertebralganglionneuronsoftoadinvitro HANXiao—hu,DUWu—ying,WANGBang—an,WANGMeng—ya (CellElectrophysiologyLab,Wan71a7lMedicalCollege,Wuhu241001,China) Abstract:ObjectiveToevaluatetheeffectsofketamine,anintravenousanestheticandNMD Areceptorantago— nist,onparavertebralganglion(PVG)neuronsoftoad(BufogargarizansCantor)invitro.MethodsIntrace1一 lularrecordingswereobtainedfromtheisolatedPVGneuronsoftoad. ResultsItwasobservedthatperfusionof ketamine(0.3,3.0mmol/L,15min,7z=20)concentration— dependentlyandreversiblydepo1arizedthePVG neurons(P<0.05),decreasedtheamplitudeandovershootofactionpotential(P<0.01),butincreasedthe half— widthofspikepotential(P<0.01).Moreover,thethresholdforfiringofactionpotentia1wassignificant1y raised(P<0.05),andthecurrentintensity— firingfrequencyrelationship(I-F)curvewasshiftedrightwardbv bathofketamine,inwhichactionpotentialsrecordedfrom20neuronswereallnullifiedbyketamineat3. 0 mmol/L?ConclusionKetaminemayexhibitaninhibitoryactiononthetoadPVGneuronsdirectlybysuppres— slonoftheneuronalexcitabilityanddecreaseofthespikeamplitudeofactionpotentia1. Keywords:ketamine;paravertebralganglion;electrophysiology;excitability;actionporentia1s:toad