鞘内注射利多卡因对脊髓水平的前列腺素E2的影响
发表时间：2010-08-17 浏览次数：535次
作者：钱丽萍，曹 苏 作者单位：(南通大学附属医院麻醉科，南通226001)
【摘要】 目的：探讨利多卡因神经毒性的可能机制及脊髓水平主要致痛物质前列腺素E2(PGE2)在术后痛觉超敏中的作用。方法：采用成年SD大鼠，鞘内注射1%、2%、5%浓度利多卡因或生理盐水20 μl，应用ELISA的方法检测脊髓PGE2水平，并测定其甩尾反应潜伏期和大鼠机械缩足反射阈值。结果：与生理盐水组比较大鼠脊髓内PGE2的水平在鞘内注入不同浓度利多卡因20 min后出现明显升高(P<0.05或P<0.01)，大约持续100~160 min。不同浓度利多卡因组鞘内注射40 min后出现机械性痛觉过敏，表现为其MWT较鞘内注射前和生理盐水组明显降低,一直持续到120 min (P<0.01),同时鞘内注射5%利多卡因MWT值明显低于1%和2%利多卡因组(P<0.05或P<0.01)。结论：大鼠鞘内注入利多卡因后脊髓内PGE2水平增加明显。
【关键词】 利多卡因;前列腺素E2;脊髓;神经毒性
大量实验及临床研究显示局麻药具有神经毒性，其发生率和严重程度与局麻药浓度及脊髓神经暴露于局麻药的时间相关。目前认为此机理并不完全清楚，研究显示利多卡因的相对神经毒性高于布比卡因、普鲁卡因、罗哌卡因等其他临床常用的局麻药[1-2]。前列腺素E2(PGE2)作为重要的炎性和促伤害介质，在中枢和外周敏感化方面起着重要的作用[3]。本研究通过研究鞘内注入布比卡因后对脊髓水平PGE2的影响，来探讨局麻醉神经毒性的可能机制。
1 材料与方法
1.1 实验动物 SD大鼠，雌雄不拘，体重230~280 g，由南通大学实验动物中心提供。
1.2 鞘内注射模型制备 3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉下(30 mg/kg)腹腔注射麻醉下，拇中指按压骶骨两侧固定，食指按在双侧骶骨前缘连线正中点皮肤上，于L5~L6椎间隙植入1个PE-10导管，尖端置于腰膨大处，外露1 cm固定。植入过程中见清亮脑脊液从导管内缓慢流出，可证实在蛛网膜下腔。
1.3 动、静脉穿刺置管 3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉下(30 mg/kg)，选取无运动障碍大鼠分离大鼠左侧或右侧股静脉，置入PE-50导管，用于静脉给药及补液。分离大鼠对侧股动脉，置入PE-50导管监测大鼠平均动脉压(MAP)。注药前5 min、注药后2、5 min各测1次，以后每隔10 min测1次。因考虑到低血压对脊髓有损害，若MAP<60 mmHg则舍去不用。
1.4 实验分组 选取成功的鞘内注射模型SD大鼠，随机分成4组。其中生理盐水组(C)静脉和鞘内均注射生理盐水。利多卡因(Sigma公司)组鞘内注射不同浓度(浓度为1%、2%、5%)利多卡因20 μl(1%L、2%L、5%L组)，静脉注射生理盐水。各组每次鞘内注药完毕后，用10 μl生理盐水冲洗导管，维持大鼠存活。
1.5 ELISA检测 每组30只大鼠根据取材时间点分为5个亚组(n=6)分别在鞘内注射前、鞘内注射后20、60、120、240 min取腰段脊髓。戊巴比妥钠40 mg/kg腹腔注射麻醉，用剪刀截取腰段椎体，从骶段椎管内快速注射20 ml冰盐水将完整的脊髓冲出，用刀片截取腰膨大部位的脊髓，快速放入液氮中冻存，在-70 ℃深低温冰箱保存备用。检测前将组织称重，然后按照ELISA试剂盒(美国R&D公司)提供的标准步骤测定PGE2的含量。所有标本均为双管检测，结果以pg/mg组织表示。
1.6 机械缩足反射阈值(mechanical withdrawal threshold,MWT)测定 每组8只大鼠分别鞘内注射前20 min、鞘内注射后20、40、60、120、180 min采用von Frey细丝法测定MWT的变化。von Frey细丝法[4]是将大鼠放入底为铁丝网的透明有机玻璃箱内，使其适应30 min，用不同折力的von Frey纤毛刺激术侧足底，折力分别为1.4，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0和15.0 g。从1.4 g开始，参照up-down法推测阈值，并在阈值上下分别刺激5次，以中位数法推算50 %反应阈值。>15 g记为15 g，每次刺激间隔15 s。
1.7 统计学方法 采用统计学软件SPSS 13.0进行分析，计量资料以■±s表示，组间比较采用单因素方差分析，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 大鼠脊髓内PGE2的变化 见表1。PGE2含量升高持续约100~160 min。
2.2 机械缩足反射阈值(MWT)的变化 C组鞘内注射前后各时间点间MWT差异无统计学意义(P>0.05),见表2。
3 讨 论
局麻药注入硬膜外腔和蛛网膜下腔产生临床麻醉作用的同时，也可引发脊髓神经系统的毒性反应，如短暂性神经病学综合征(TNS)、马尾神经综合征或更严重的永久性周围神经损伤等。此机理可能与局麻药大于一定浓度时所具有的“去污剂”特性对膜的破坏作用，诱导神经细胞的凋亡，引起兴奋性氨基酸的释放，神经细胞内Ca2+浓度升高造成的细胞损害相关[5];与局麻药的Na+通道阻滞作用并不直接相关，而细胞的损伤可能导致膜Na+通道蛋白的亚型变化和重排使膜的兴奋性增强可能是毒性症状中疼痛，感觉异常，痛觉过敏的病理基础[6]。有研究显示p38丝裂原性活化蛋白激酶(MAPK)拮抗剂可能通过抑制细胞的凋亡而减轻局麻药的神经毒性作用[7];AMPA谷氨酸受体阻断剂则可能通过阻断神经细胞AMPA受体而减轻局麻药对神经细胞的损伤作用。
前列腺素(PGs)在疼痛的产生过程中发挥着重要作用，其中最主要的是PGE2。花生四稀酸在环氧化酶(COX)是合成PGs的关键酶，研究显示脊髓小到中等大小的背根神经节(DRG)神经元中含有COX1，在脊髓所有板层都可见到COX2免疫反应阳性神经元，尤其存在于Ⅰ~Ⅱ层，也出现于Ⅲ~Ⅵ和Ⅹ层及运动神经元。细胞因子、脊髓损伤、外周急慢性炎症等因素可诱导COX2在脊髓内的表达和PGs的释放,与脊髓神经元内的PG受体结合而发挥细胞内作用[8-9]。
PG受体的激活可引起细胞内信号转导的变化，细胞内第二信使Ca2+、cAMP和磷酸肌醇(PI)浓度的改变。PGE受体可能通过开放一种新型的Ca2+通道介导细胞外Ca2+内流，从而使细胞内Ca2+浓度升高，使神经递质的释放更加容易。研究发现PGE受体通过激活腺苷环化酶引起细胞内cAMP浓度升高。活动自主的动物鞘内注射PGs，可引起痛觉过敏和痛觉超敏两种伤害感受性反应。PGE2所引起的痛觉过敏可被NMDA和非NMDA离子型谷氨酸受体拮抗剂所阻断，从而提示PGE2的作用需要谷氨酸的释放。PGE2也通过抑制电压门控性K+电流使小直径辣椒素敏感的初级传入神经元敏感化， PGE2可引起AMPA型谷氨酸受体介导的兴奋性突触后电流(EPSCs)频率增高，此种EPSCs表示谷氨酸从突触前自发性释放增多[10]。PGE2可引起脊髓碎片中NO的释放增多。给予吗啡可阻止伤害感受性行为反应，也抑制PGs和氨基酸的释放。这些都说明PGE2在脊髓的痛信息传递中起着重要的作用。
本研究发现，鞘内注射利多卡因后20 min可导致脊髓内PGE2的增加，一直持续约100~160 min，用药40 min时出现机械性痛觉过敏，且利多卡因的浓度越高，其PGE2增加越多，这一结果也显示了利多卡因鞘内注射诱导了短暂性脊髓疼痛敏感， 脊髓PGE2生成增加参与了痛觉超敏的形成，可能与临床短暂性神经病学综合征密切相关。因此，进一步的研究脊髓水平PGE2在临床短暂性神经病学综合征形成中的作用将有助与临床寻找最有效的治疗方案。
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