Механизмы общей анестезии (стр. 2 из 3)
Интимный механизм перемещения катионов через клеточную мембрану при формировании потенциала действия, его распространении и восстановлении исходного состояния клетки остается не вполне ясным. Существует мнение, что поток ионов идет не через фосфолипидные структуры мембраны, а через своеобразные "каналы", образованные белковыми молекулами. Причем предполагают наличие молекул-проводников, перемещающих по этим "каналам" Na+ и К+ [GageP. W., Hammil О.Р., 1981; RothS.Н., 1979].
Помимо рассмотренных выше представлений об электрических процессах, сопровождающих возбуждение клеток, изложению современного понимания механизмов действия общих анестетиков целесообразно предпослать краткие сведения о структуре и функции межнейронных контактов. Для них характерны специфическая чувствительность к определенным эндогенным веществам (медиаторам) и также определенным фармакологическим средствам, некоторое замедление проведения возбуждения по сравнению с нервным волокном, односторонность проведения импульсов. Помимо этого, синапсы обладают способностью суммировать импульсы и трансформировать ритмическое возбуждение. По строению и функциональной характеристике синапсы ЦНС чрезвычайно разнообразны. Основными структурными элементами их являются терминали приводящего и отводящего нервных волокон, пресинаптическая и постсинаптическая мембраны, синаптическая щель. В пресинаптических окончаниях нервных волокон (преимущественно на границе с синаптической щелью) сосредоточены мельчайшие пузырьки с медиатором. Есть данные о том, что медиатор вырабатывается находящимися в пресинаптических терминалях митохондриями. Распространяющееся по нервному волокну возбуждение в виде потенциала действия, достигая пресинаптической мембраны, вызывает выделение первичной очень небольшой порции медиатора. Последний своим действием на рецепторы пресинаптической мембраны приводит к поступлению в синаптическую щель такого количества медиаторов, которое способно обеспечить передачу импульса на другой нейрон. При этом в результате возбуждения медиатором рецепторов постсинаптической мембраны формируется постсинаптический потенциал, а затем и потенциал действия, который, распространяясь, приводит нейрон в возбуждение. Большинство нейронов ЦНС через синапсы связано с сотнями и тысячами других нейронов, и каждый из поступающих от них импульсов приводит к образованию возбуждающего или тормозящего постсинаптического потенциала. В результате функциональное состояние того или иного нейрона в каждый данный момент зависит от взаимодействия потенциалов различного характера.
2. Современное понимание механизмов общей анестезии
Выяснение сложных механизмов действия общих анестетиков на процессы, связанные с формированием и распространением возбуждения в нервной системе, несмотря на резко возросшие в последние десятилетия методические возможности, связано с большими трудностями. Сложившееся представление об этих механизмах предусматривает влияние анестетиков прежде всего на процессы образования и распространения потенциала действия на уровне самих нейронов и, особенно, межнейронных контактов. Поскольку синапсы являются в рефлекторной цепи звеном не только наиболее сложным, но и наиболее подверженным влиянию на его функцию различного рода эндогенных и экзогенных факторов, тормозящее влияние анестетиков на передачу импульсов в них проявляется больше, чем на возбудимость мембраны нейрона.
Предположение о том, что общие анестетики реализуют свое специфическое действие в основном через синапсы, впервые высказал в 1906 г. известный английский физиолог Ch. Sherrington. В дальнейшем было установлено, что общие анестетики оказывают выраженное тормозящее действие на синаптическую передачу в дозах, которые существенно не влияют на распространение возбуждения по мембране нейрона. Для торможения распространения потенциала действия на мембране необходимы более значительные концентрации анестетика, хотя сам механизм торможения в том и другом случае аналогичен.
Механизм угнетения возбудимости нейронов и торможения синаптической передачи возбуждения под влиянием анестетиков полностью не раскрыт. При объяснении его некоторые исследователи исходят из того, что молекулы анестетика образуют на мембране нейрона своеобразный плащ, затрудняющий прохождение через нее ионов и, следовательно, препятствующий процессу деполяризации мембраны. Другое представление основано на изменении под влиянием анестетиков функции катионных "каналов" клеточных мембран [MullinsL. J., 1975; KendicJ. J., TradellJ., 1976]. Эти авторы допускают два варианта такого рода блокады. Первый из них сводится к перекрытию молекулами анестетика входа в "каналы", предназначенные для транспорта Na+. Второй вариант предусматривает такие изменения в структуре липидов мембраны или белковых ее элементов, которые лишают натриевые "каналы" способности раскрываться в ответ на возбуждение (рис.1). Есть предположение, что в этом процессе играют значительную роль Са2+, которые под влиянием анестетиков теряют подвижность и задерживаются в мембране.
Тот факт, что тормозящее влияние общих анестетиков на распространение возбуждения больше проявляется в синапсах, чем в пределах самого нейрона, вызвал интерес ряда исследователей. В этой области накоплены некоторые данные [Шаповалов А.И., 1966; GageP. W., Hammil О. R., 1981], свидетельствующие о вероятности действия анестетиков на различные звенья синаптической передачи возбуждения (Рис.6.2). Выяснено, что торможение передачи возбуждения под влиянием некоторых анестетиков начинает проявляться на подходе к пресинаптической мембране. Здесь, в терминальной части нервного волокна, анестетики снижают гарантийный фактор потенциала действия. В самом синапсе влияние анестетиков может проявляться угнетением образования медиатора, снижением чувствительности к нему рецепторов пресинаптической и постсинаптической мембран [AlperM., FlockW., 1969; FranksN., LiebW., 1982; SouterS. Q. etal., 1980]. В результате уменьшается возможность формирования постсинаптического возбуждающего потенциала, необходимого для распространения возбуждения. Однако и в тех случаях, когда постсинаптический потенциал приводит к формированию потенциала действия, при небольшом гарантийном факторе он может гаснуть в результате действия анестетика на терминаль нервного волокна нейрона, воспринимающего возбуждение.
Естественно, что различные анестетики неодинаково влияют на основные функциональные звенья синапсов. Это связано как с неоднородностью последних, так и с особенностями свойств отдельных анестетиков. Одни из них тормозят передачу возбуждения преимущественно на уровне терминалей нервных волокон, другие - путем снижения чувствительности рецепторов мембран к медиаторуили угнетения его образования.
Рис. 1. Натриевые каналы мембраны нейрона в физиологических условиях (а), при насыщении мембраны общим анестетиком (б). I - до возбуждения, II - под влиянием потенциала действия, 1 - мембрана нейрона 2 - ионы Na+; 3 - молекулы анестетика.
Рис.2. Вероятные зоны действия общих анестетиков на симпатическую передачу возбуждения J. 1 - пресинаптическая терминаль нервного волокна, 2 - зона образования медиатора 3 - рецепторы пресинаптической мембраны, 4 рецепторы посинаптической мембраны, 5 зона формирования постсинаптического потенциала действия 6 терминаль постсинаптического нервного волокна.
Косвенным подтверждением преимущественного действия общих анестетиков в зоне межнейронных контактов может служить функционирование недавно открытой антиноцицептивной системы организма. Она, в современном понимании, представляет собой совокупность механизмов, регулирующих болевую чувствительность и оказывающих тормозящее влияние на ноцицетивную импульсацию в целом. Больше других к настоящему времени изучен антиноцицептивный механизм, функционирующий на основе взаимодействия имеющихся в центральной нервной системе специфических рецепторов с оделенными опиатами [Игнатов Ю.Д., 1984; Калюжный Л.В., 1984; Лиманский Ю.П., 1986]. Поскольку по химической структуре последние близки морфину, эти рецепторы, взаимодействуя с экзогенными опиатами, также дают анальгетический эффект. Предполагают, что он возникает в результате торможения ноцицептивной импульсации на уровне синапсов спинного и головного мозга, т.е. на основе такого же механизма, который считают характерным и для наркотических веществ.
Несмотря на то что рассмотренное выше понимание механизма действия общих анестетиков еще не полностью обосновано фактическими данными по сравнению с разработанными ранее теориями наркоза, эта концепция представляется более целостной и в большей мере соответствует современному состоянию нейрофизиологии.
Однако при всей ценности сведений об интимном механизме действия анестетиков на электрические процессы в мембране, с которыми связаны формирование и распространение возбуждения, они не раскрывают сущности общей анестезии как своеобразного функционального состояния нервной системы организма. Поскольку в клинических условиях используемая концентрация анестетиков не вызывает полной ареактивности нейронов и блокады синаптической передачи, а лишь оказывает тормозящее влияние на их функцию, важно знать направление и последовательность функциональных изменений в зависимости от насыщения нервной системы наркотическими веществами. Дать научно обоснованный ответ на возникшие вопросы оказалось очень сложно. Существенный вклад в выяснение характера нейрофизиологических процессов, связанных с действием на организм наркотических веществ, внесли Н.Е. Введенский (1901), А.А. Ухтомский (1933), В.С. Галкин (1955) и др.