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1、1钠离子通道在异氟醚预处理诱导的脑保护中的作用作者：刘艳红，熊利泽，陈绍洋，郑 玉，路志宏，胡 胜 【关键词】 利多卡因 关键词: 利多卡因;异氟醚; 脑保护;缺血耐受;钠离子通道 摘 要: 目的 探讨钠离子通道阻断剂利多卡因在异氟醚预处理所诱导的脑保护中的作用. 方法 40 只雄性 SD 大鼠，随机分为 4 组（每组 n=10） ，即空白对照组;利多卡因对照组，每日给予利多卡因（5mg kg-1 ，ip）连续 5d;异氟醚处理组，每日给予 15mL L-1 异氟醚吸入 1h，连续 5d;利多卡因加异氟醚处理组，在每次异氟醚处理之前给予利多卡因（5mg kg-1 ，ip ） ，余处理同异氟醚处
2、理组.最后一次处理 24h 后采用颈内动脉尼龙线线栓法致右大脑中动脉栓塞（120min）模型，观察再灌注后 24h 时神经功能损害并取大脑行TTC 染色以测量脑梗死容积. 结果 再灌注 24h 时神经功能损害评分及脑梗死容积，异氟醚处理组均明显小于其余 3 组（P0.05）. 结论 本实验进一步证明了多次吸入异氟醚可诱导产生脑保护作用.此作用可被利多卡因阻断，提示了钠离子通道参与异氟醚对脑的预处理效应的形成机制. 2Keywords:lidocaine;isoflurane;neuroprotection;ischemic tolerance;sodium channel Abstract:A
3、IM To investigate the effects of lidocaine，a sodium channel blocker，on the ischemic tolerance induced byrepeated brief isoflurane anesthesia in the focal cerebral is-chemia in rats.METHODS Forty male Sprague-Dawley rats were randomly assigned to four groups（n=10each）:Con-trol Group，animals without t
4、reatment;Lidocaine Group，animals intraperitoneally injected with lidocaine（5mg kg-1 ，ip.）once a day for5days and Isoflurane Group and Isoflu-rane+Lidocaine Group，animals given15mL L-1 isoflurane1h per day for5days，while those in the Isoflurane+Lido-caine Group received lidocaine（5mg kg-1 ip.） just b
5、efore each isoflurane pretreatment.24h after the last pretreat-ment，transient MCAO（120min）was induced.The neuro-logical outcome was evaluated24h after the reperfusion.The infarct volume was then assessed with TTC staining after the neurological outcome evaluation.RESULTS The neurologic deficit score
6、s in the Isoflurane Group were lower than those of the other three groups（P0.05） .There was no statisti-cal difference 3between the Control，Isoflurane+Lidocaine and Lidocaine Groups.The infarct volume in the Isoflurane Group was less than those of the other three groups（P0.05）.CONCLUSION The present
7、 study was demonstrated that repeated isoflurane anesthesia is able to induce ischemic tolerance in transient MCAO rats.This effect can be blocked by lidocaine，which suggests the sodium channel is involved in the formation of ischemic tolerance induced by isoflurane preconditioning. 0 引言 自从 1990 年 K
8、itagawa 等1 发现短暂的缺血预处理可诱导脑缺血耐受以来，研究证明细胞因子、肿瘤坏死因子-、三硝基丙酸、中药参附、川芎嗪等均可模拟缺血预处理对缺血再灌注性神经元损伤产生保护作用2-6 .近年来，我们及其他实验室已证明异氟醚预处理可诱导产生脑缺血耐受7-9 ，但其机制不明确.由于在脑缺血、缺氧等病理情况下，跨膜 Na+ 梯度是 Na+ -Ca2+ 交换和从细胞外摄取谷氨酸的能量来源，细胞内 Na+ 浓度的改变是引起神经细胞死亡的重要原因之一10 .因此，本实验通过在异氟醚预处理前给予钠离子通道阻断剂利多卡因，观察对异氟醚诱导的脑保护作用的影响，了解钠离子通道在此缺血耐受中的作用. 41 材
9、料和方法 1.1 材料 实验动物由第四军医大学实验动物中心提供.40 只健康雄性 SD 大鼠（280 320g ） ，随机分为 4 组（每组 n=10）:空白对照组，未做任何处理;利多卡因对照组，每日给予盐酸利多卡因（陕卫药准字第 000711 号） （5mg kg-1 ，ip ）连续 5d;异氟醚处理组，每日给予 15mL L-1 异氟醚吸入 1h，连续 5d;利多卡因加异氟醚处理组，在每日异氟醚处理之前给予利多卡因（5mg kg-1 ，ip） ，余处理同异氟醚处理组 .最后一次处理 24h 后行脑缺血模型. 1.2 方法 1.2.1 局灶性脑缺血模型 术前禁食 12h，不禁水. 动物通过面
10、罩给予 40mL L-1 异氟醚诱导麻醉，20mL L-1 异氟醚吸入维持麻醉深度，保留自主呼吸.大脑中动脉阻闭（MCAO）模型根据Koizumi 等 11 的方法，大鼠麻醉后取颈正中切口，暴露右侧颈总动脉、颈外动脉及颈内动脉，结扎颈总动脉、颈外动脉，于颈总动脉分叉下方剪一切口，将一末端用乙醇灯烧成圆头的尼龙线（3-0 ，Ethicon Inc，Japan）置入颈内动脉 1718mm ，直到有轻微阻力感为止.阻闭 120min 后抽出尼龙线，恢复再灌注.术中体温由肛温探头连接多功能监测仪（Spacelab，America）监测，并用烤灯维持在 37.037.5. 51.2.2 动物恢复及神经行
11、为学评估 麻醉苏醒后，将动物放回鼠笼，自由饮食.脑缺血再灌注后 24h，由一不了解分组情况的观察者评估记录神经行为学评分.评分标准根据 Longa 等12 的 6 级评分法:0 级，无功能障碍;1 级，不能伸展左侧前肢;2 级，向左侧旋转;3 级，向左侧倾倒;4 级，无自主活动伴意识抑制;5 级，死亡. 1.2.3 脑梗死灶测量 24h 神经行为学评分完成后，动物经异氟醚深麻醉后处死，迅速取出鼠脑，置于冰盐水中 10min，取冠状面均匀切成 2mm 厚脑片，迅速放入 20g L-1 的 TTC 溶液（37）中染色 30min，然后用 40g L-1 甲醛缓冲液固定.24h 后用数码相机（Kod
12、ak，DC240，美国）拍照，输入计算机，用图像处理软件（Adobe，Photoshop5.0）计算梗死面积（粉红色区为正常脑组织，白色区为梗死区） ，各脑片梗死面积之和乘以厚度（2mm ）为总的梗死容积. 统计学处理: 数值用 x s 表示. 梗死容积用单因素方差分析方法（ANOVA）统计.神经行为学评分用 Kruskal-Wallis 方法检验.P0.05 表示统计学差异明显 . 2 结果 2.1 神经行为学改变 术后动物均存活.24h 时神经功能损害评分异氟醚处理组明显低于空白对照组（P0.01） 、利多卡因组6及异氟醚加利多卡因组（P0.05，Fig1）. 图 1 略 2.2 脑梗死容
13、积 再灌注 24h 后脑梗死容积异氟醚处理组为（9869）mm3 ，明显小于空白对照组（287109）mm3 、利多卡因组（268113）mm3 （P0.05） ，与异氟醚加利多卡因组（20168）mm3 （P0.05，Fig2）. 图 2 略 3 讨论 Engelhard 等7 曾报道在大鼠局灶性脑缺血模型前给予吸入异氟醚 30min 可产生明显的脑保护效应.近来人们对犬心博停止模型的研究发现氟醚类吸入麻醉药预处理可减轻缺血后的神经功能障碍13 .体外细胞培养中缺氧诱导的神经元调亡也可被三氟溴氯乙烷及异氟醚等麻醉药削弱14 .我们以前的实验也证明多次吸入异氟醚可改善脑缺血后大鼠的神经功能损伤
14、，减少脑梗死面积，产生与脑缺血预处理一样的脑保护效果8 . 7关于脑缺血耐受的发生机制，目前仍不十分清楚，有人提出缺血引起谷氨酸释放，激活 NMDA 受体，导致脑保护的产生15 .谷氨酸作为兴奋性神经递质，存在于脑内兴奋性突触前末梢，在病理情况下，对脑神经元产生兴奋性毒性作用.通过去除细胞外 Na+ ，Cl- 可减少谷氨酸的神经兴奋性毒性作用引起的细胞死亡16，17 .异氟醚可影响依赖于钠离子通道的谷氨酸释放18 .研究表明，利多卡因可作用于大鼠脑神经元的电压依赖的 Na+ 通道，降低细胞内的 Na+ 浓度19 .因此，为了进一步了解钠离子通道在异氟醚诱导的脑保护发生过程中的作用，设计此实验.
15、结果表明，每次异氟醚处理前给予钠离子通道阻断剂利多卡因，可阻断异氟醚预处理所诱导的脑缺血耐受，提示此脑缺血耐受的形成有赖于钠离子通道的开放.此前有实验证明利多卡因具有脑保护效应20，21 ，但此保护作用局限于其药理学特性，包括减少脑血流、降低脑代谢率，阻断钠离子通道等，其保护效应短暂，仅维持在药物从循环系统清除前的几个小时之内22 .本实验的结果证明，每日 1 次，连续 5d 注射利多卡因不能诱导产生脑缺血耐受.但由于利多卡因在体内除作用于钠离子通道外，尚影响细胞膜的 K+ ，Ca2+ 等通道，同时对自由基、氨基酸类神经递质都可产生作用，因此，对于利多卡因阻断异氟醚的脑保护效应的过程中是否有其他因素参与，且钠离子通道的参与与谷氨酸是否相关等问题尚待进一步的实验研究. 参考文献: 81Kitagawa K，Matsumoto M，Tagaya M，Hata R，Ueda H，Ni-inobe M，Handa N，Fukunaga R，Kimura K， Mikoshiba K.”Is-chemic tolerance”phenonmenon found in the brain J.Brain Res，1990;528（1 ）:21-24. 2Nawashiro H，Tasaki K，Ruetzler CA.TNF-alpha pretreatment
