异丙酚对大鼠皮层及皮层下中枢自发脑电和神经递质释放的影响

论文摘要

目前静脉全身麻醉药异丙酚产生镇静、遗忘、意识消失、制动和抗伤害等麻醉效应的确切机制仍不清楚。作为研究中枢神经系统活动的三大类主要方法,行为学、电生理学以及神经生物化学分析方法可从整体、组织、细胞或亚细胞等不同角度和水平观察中枢神经系统的变化并分析其机制。本论文拟结合行为学、脑电非线性分析和微透析-高效液相色谱荧光检测方法,以行为学表现评估麻醉效应,分析异丙酚产生各种麻醉效应时大鼠皮层和皮层下中枢结构自发脑电活动以及神经递质释放（包括脊髓背角）的变化,并分析三者之间的相关性,研究异丙酚对大脑各皮层、皮层下中枢结构、皮层-皮层下结构通路功能的影响,进一步明确异丙酚的作用机制。第一部分异丙酚对大鼠皮层和皮层下各脑区自发脑电及其功能联系的影响实验一异丙酚对大鼠各皮层区自发脑电及两半球皮层间功能联系的影响目的:研究不同剂量异丙酚产生各种麻醉效应时大鼠顶区、额区和枕区近似熵（ApEn）、关联维数（D2）和互近似熵（C-ApEn）等脑电非线性参数的变化。方法:36只雄性Wistar大鼠随机分为3组（n=12）,分别在左右顶区、额区和枕区埋置硬膜外皮层电极,连续监测其自发脑电（EEG）。记录20min清醒状态的基础EEG后,持续静脉输注10g/L异丙酚,输注速度依次为400、600和800μg/（kg·min）,每个剂量均持续泵注20min,取最后两分钟的EEG进行后期分析。计算不同剂量异丙酚麻醉时各脑区的ApEn、D2和C-ApEn。埋置电极进行EEG监测的前一周,分别测量以上剂量异丙酚麻醉时大鼠的行为学表现（包括触须和躯体触碰反应、翻正反射和夹尾反射）。结果:随着异丙酚剂量的增加,左右顶区、额区和枕区的ApEn和D2均逐渐降低（p＜0.05）。多数大鼠均在400μg/（kg·min）异丙酚输注20min时进入镇静状态,在600μg/（kg·min）异丙酚输注20min时翻正反射消失,在800μg/（kg·min）异丙酚输注20min时夹尾反射消失,产生以上麻醉效应时各脑区的ApEn、D2和两半球各皮层间的C-ApEn均低于清醒状态时。结论:异丙酚可剂量依赖地抑制顶区、额区和枕区皮层的自发脑电活动,同时抑制两半球顶区、额区和枕区皮层间的功能联系,这可能是异丙酚产生麻醉效应的机制之一。实验二异丙酚对大鼠各皮层下结构自发脑电及皮层和皮层下结构间功能联系的影响目的:研究不同剂量异丙酚产生各种麻醉效应时大鼠丘脑腹后内侧核（VPM）、网状丘脑核（RTN）、脑桥网状核口部（PnO）自发脑电活动的变化,同时观察额区皮质与以上皮层下结构以及各皮层下结构之间功能联系的变化。方法:48只雄性Wistar大鼠随机分为4组（n=12）,分别在左右皮层+VPM、皮层+RTN、VPM+RTN、RTN+PnO埋置深部电极记录各脑区的自发EEG。记录20min清醒状态的基础EEG后,持续静脉输注10g/L异丙酚,输注速度依次为400、600和800μg/（kg·min）,每个剂量均持续泵注20min,取最后两分钟的EEG进行后期分析。计算不同剂量异丙酚麻醉时两侧各脑区的ApEn和D2以及皮层-VPM、皮层-RTN、VPM-RTN、RTN-PnO间的C-ApEn。埋置电极进行EEG监测的前一周,分别测量以上剂量异丙酚麻醉时大鼠的行为学表现（包括触须和躯体触碰反应、翻正反射和夹尾反射）。结果:随着异丙酚剂量的增加,左右VPM、RTN和PnO的ApEn、D2均逐渐降低（p＜0.05）。同侧皮层-VPM、皮层-RTN、VPM-RTN、RTN-PnO的C-ApEn也随异丙酚剂量的增加而降低（p＜0.05）。其中皮层-VPM和皮层-RTN间C-ApEn的降低幅度大于VPM-RTN和RTN-PnO的C-ApEn。结论:异丙酚可剂量依赖地抑制部分丘脑和脑干网状结构的自发脑电活动,同时减弱了皮层和丘脑、丘脑和脑干网状结构之间正常的功能联系。皮层是异丙酚产生镇静效应的主要位点,而异丙酚通过同时作用于皮层和丘脑、脑干网状结构等皮层下结构产生意识消失和制动效应。抑制皮层-皮层下中枢以及皮层下中枢之间联系通路可能是异丙酚作用机制之一。第二部分异丙酚对大鼠皮层、皮层下各脑区和脊髓背角内兴奋性和抑制性氨基酸释放的影响目的利用微透析-高效液相色谱（HPLC）荧光检测技术,观察大鼠在不同剂量异丙酚产生各种麻醉效应时皮层、皮层下各中枢和脊髓背角内兴奋性和抑制性氨基酸释放水平的变化。方法32只雄性Wistar大鼠随机分为4组（n=8）,前3组分别在右侧初级躯体感觉皮层、丘脑腹后内侧核（VPM）、网状丘脑核（RTN）埋置脑微透析导管,第4组用横穿脊髓背角法在大鼠T12脊髓背角内置入线性微透析探针（LM-5）,48h恢复期后前3组插入脑微透析探针、第4组直接进行微透析。前3组用人工脑脊液以1.5μL/min的速度、第4组用人工脑脊液以5μL/min的速度灌流,采集清醒状态下样本作为基础值后,持续静脉输注10g/L异丙酚,输注速度依次为400、600和800μg/（kg·min）,每个剂量均持续泵注20min,每20 min采集一次样品（前3组为30μL、第4组为100μL）并放入-80℃冰箱内保存。利用HPLC荧光检测法检测微透析液中谷氨酸（Glu）、γ-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸（Gly）的水平。埋置脑微透析导管和脊髓微透析探针的前一周,分别测量以上剂量异丙酚麻醉时大鼠的行为学表现（包括触须和躯体触碰反应、翻正反射和夹尾反射）。结果皮层和丘脑RTN中三种氨基酸在400、600μg/（kg·min）异丙酚相继各输注20min时均有所降低;但800μg/（kg·min）异丙酚输注20min时均有所回升。其中皮层内GABA增加幅度最大并最终高于清醒时基础值（p＜0.05）,Glu和Gly回升至清醒时水平;RTN内Glu增加幅度最大并最终高于清醒时基础值（p＜0.05）,GABA和Gly回升至略高于清醒时基础值。VPM中的Glu随异丙酚剂量增加明显降低（p＜0.05）,GABA和Gly在短暂降低后回升并略高于清醒时基础值（p＞0.05）。不同剂量异丙酚麻醉时脊髓背角内Glu、Gly和GABA水平均低于清醒时基础值（p＜0.05）,但Glu水平降低的幅度较Gly和GABA大。结论异丙酚对不同脑区内兴奋性和抑制性氨基酸释放的影响不同。异丙酚麻醉下皮层和丘脑VPM内抑制性递质释放占据优势,而丘脑网状核内则是兴奋性递质释放增加明显。异丙酚对大鼠脊髓背角内的兴奋性递质Glu和抑制性递质Gly、GABA均有抑制作用,但对兴奋性递质Glu的抑制作用较强。导致以上各中枢结构内兴奋性和抑制性神经递质释放水平失衡可能与异丙酚的麻醉效应有关。

论文目录

• 英文缩略词表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 正文
• 第一部分 异丙酚对大鼠皮层和皮层下各脑区自发脑电及其功能联系的影响
• 实验一 异丙酚对大鼠各皮层区自发脑电及两半球皮层间功能联系的影响
• 实验二 异丙酚对大鼠各皮层下结构自发脑电及皮层和皮层下结构间功能联系的影响
• 第二部分 异丙酚对大鼠皮层、皮层下各中枢和脊髓背角内兴奋性和抑制性氨基酸释放的影响
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 文献综述 全身麻醉药在脊髓内的作用机制
• 个人简历
• 发表文章
• 致谢