小兒全身麻醉與神經(jīng)、智力發(fā)育的研究進(jìn)展

1、小兒全身麻醉與神經(jīng)、智力發(fā)育的研究進(jìn)展1絕大多數(shù)家長的擔(dān)憂！“我的孩子打了麻藥會(huì)不會(huì)變傻？”“打麻藥對孩子的大腦有沒有影響？”2主要內(nèi)容基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)展1臨床相關(guān)研究進(jìn)展2從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到臨床應(yīng)用的距離33小兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育特點(diǎn)發(fā)育中的大腦 ：一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞加工廠神經(jīng)細(xì)胞的生成、分化、轉(zhuǎn)運(yùn)、突觸及軸突鞘膜的形成腦的快速發(fā)育期：出生后2-3歲，稱為腦生長爆發(fā)期（brain growth spurt，BGS）在嚙齒動(dòng)物，BGS期則是在出生后2-3周內(nèi)4GABA和NMDA受體GABA受體（-氨基丁酸受體）是一種離子型受體，是一類配體門控型離子通道。GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)里的一種主要遞質(zhì)，GABA

2、受體被激活后，可以選擇性的讓Cl-通過，引起神經(jīng)元的超極化。這種超極化引起了神經(jīng)信號(hào)傳遞抑制。NMDA受體（N-甲基-D-天冬氨酸受體），是離子型谷氨酸受體的一個(gè)亞型，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，如調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的樹突、軸突結(jié)構(gòu)發(fā)育及參與突觸可塑性的形成等。且對神經(jīng)元回路的形成亦起著關(guān)鍵的作用，NMDA受體是學(xué)習(xí)和記憶過程中一類至關(guān)重要的受體。5小兒麻醉麻醉選擇：全麻或鎮(zhèn)靜為首選！研究者們努力探尋的課題！對神經(jīng)發(fā)育、學(xué)習(xí)、記憶有什么作用？機(jī)制如何？傳統(tǒng)觀點(diǎn)：全麻藥物對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生非特異的可逆作用，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能在麻醉后即可恢復(fù)到麻醉前狀態(tài)而無毒副作用。 6基于動(dòng)物實(shí)

3、驗(yàn)的基礎(chǔ)研究1大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明：全麻藥物可誘發(fā)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，最終導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)功能損害！71、氯胺酮 廣泛應(yīng)用于小兒全身麻醉、也是術(shù)前用藥的良好選擇！將小鼠暴露于氯胺酮 20-40 mg/kg 5個(gè)小時(shí)以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)可引起發(fā)育期幼年動(dòng)物大腦皮質(zhì)和海馬廣泛神經(jīng)元退行性變！1999年發(fā)表在SCIENCE雜志上的一篇論文引起廣泛關(guān)注：NMDA受體阻滯劑與發(fā)育中的腦細(xì)胞凋亡81、氯胺酮上述研究引起美國藥物評(píng)價(jià)與研究中心、美國國家毒理學(xué)研究中心的高度重視！并驗(yàn)證以上結(jié)果，發(fā)表在TOXICOLOGICAL SCIENCES氯胺酮的神經(jīng)發(fā)育毒性：細(xì)胞凋亡神經(jīng)元的形態(tài)學(xué)確認(rèn)、多重?zé)晒鈽?biāo)記91、氯胺酮方法：對照組：

4、反復(fù)接受7次注射生理鹽水；低劑量組：接受7次氯胺酮10mg/kg；高劑量組接受注射7次 氯胺酮20 mg/kg。“高單組”（單次高劑量注射）：接受六次鹽水，單次劑量20 mg/kg氯胺酮最后一次注射。重復(fù)注射之間的時(shí)間間隔為90分鐘。檢測神經(jīng)元凋亡水平及 Caspase-3的活性，caspase-3為細(xì)胞凋亡過程中的關(guān)鍵的執(zhí)行分子，它在凋亡信號(hào)傳導(dǎo)的許多途徑中發(fā)揮功能驗(yàn)證結(jié)果，發(fā)現(xiàn)：反復(fù)給予低劑量氯胺酮（10 mg/kg）或高劑量（20 mg/kg）均引起大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡！單劑量氯胺酮20mg/kg在不影響神經(jīng)元凋亡發(fā)生101、氯胺酮近年來，研究進(jìn)一步闡明氯胺酮的神經(jīng)毒性機(jī)制： 2010年發(fā)

5、表在Neuroscience發(fā)表的一篇文章氯胺酮在大鼠腦發(fā)育過程中的基因表達(dá)譜分析111、氯胺酮在這項(xiàng)研究中，給予出生后7天的大鼠反復(fù)注射氯胺酮20 mg/kg。對大腦額葉皮層區(qū)域做了差異表達(dá)基因的檢測。發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞死亡、分化和受體活性有關(guān)。PCR證實(shí)NMDA受體亞基的表達(dá)明顯上調(diào)。上調(diào)NMDA受體mRNA的信號(hào)用原位雜交進(jìn)一步證實(shí)。這些結(jié)果解釋：反復(fù)氯胺酮暴露下引起內(nèi)源性谷氨酸NMDA受體上調(diào)和遲發(fā)型谷氨酸能系統(tǒng)的過度興奮，引發(fā)增強(qiáng)發(fā)育中神經(jīng)元的凋亡。121、氯胺酮2012年Anesthesiology雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究氯胺酮對胎兒和新生兒的恒河猴腦神經(jīng)元凋亡131、氯胺酮 該研究為了進(jìn)一步闡

6、明氯胺酮的致凋亡的潛在的臨床意義，方法：恒河猴妊娠母親：注射氯胺酮10mg/kg，隨后持續(xù)輸注85 mg/kg/h 共輸注5 h。新生獼猴：出生后6天，注射氯胺酮20mg/kg，隨后持續(xù)輸注2050mg/kg/h 共5 h。檢測胎兒或新生兒的大腦3h后凋亡細(xì)胞的組織學(xué)證據(jù)。自身對照：在氯胺酮暴露胎兒期的大腦與對照組相比，凋亡細(xì)胞數(shù)增加4.9倍。氯胺酮誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡在胎兒期和新生兒期的對比，胎兒期的凋亡程度是新生兒的2.22倍。結(jié)論：在恒河猴無論胎兒期還是新生兒期都對氯胺酮的凋亡激活作用非常敏感，5h 暴露時(shí)間即可在該兩個(gè)時(shí)期的腦產(chǎn)生明顯的神經(jīng)凋亡，且胎兒的神經(jīng)元損失比新生兒期更為明顯！141

7、、氯胺酮 Viberg等學(xué)者發(fā)表在Toxicology毒理學(xué)氯胺酮導(dǎo)致新生兒的神經(jīng)生長和突觸形成生化基質(zhì)的變化，并不可逆改變成年期行為功能證實(shí)氯胺酮是腦發(fā)育期的神經(jīng)毒性可影響腦發(fā)育相關(guān)蛋白形成，并誘發(fā)成年期行為功能減退！151、氯胺酮在本研究中，給予10日齡小鼠注射氯胺酮525mg/kg，24小時(shí)后對大腦進(jìn)行鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶II（CaMKII）和生長相關(guān)蛋白（GAP-43）測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：CaMKII和GAP-43在海馬區(qū)表達(dá)顯著增加！在2個(gè)月和4個(gè)月的成年動(dòng)物進(jìn)行行為學(xué)測定，出現(xiàn)自發(fā)行為障礙，且與相應(yīng)蛋白表達(dá)成顯著負(fù)相關(guān)性！162、丙泊酚 目前應(yīng)用最廣，但存在爭議！兩項(xiàng)發(fā)表在Anest

8、hesiology的研究均顯示丙泊酚對學(xué)習(xí)記憶造成損害一個(gè)常規(guī)劑量的異丙酚對大鼠記憶的影響 靜脈麻醉在大鼠的血清素活性和遺忘之間的關(guān)系172、丙泊酚 實(shí)驗(yàn)中給予大鼠9mg/kg的丙泊酚腹腔注射，并對其進(jìn)行暗室電刺激等造成不良記憶，隨后進(jìn)行測定對不良記憶的逃逸反應(yīng)，結(jié)果顯示其不良記憶有缺失的表現(xiàn)。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)將大鼠腹腔注射丙泊酚6mg/kg，30分鐘后，取出分離海馬、紋狀體和大腦皮層。采用高效液相色譜電化學(xué)檢測系統(tǒng)檢測組織內(nèi)的的多巴胺、5-HT(5-羥色胺)、5-HIAA（5-羥吲哚乙酸）等濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，異丙酚可以促進(jìn)腦內(nèi)5-HT(5-羥色胺)、5-HIAA(5-羥吲哚乙酸)釋放，同時(shí)在穿梭被動(dòng)

9、回避實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)丙泊酚麻醉的大鼠，潛伏期指標(biāo)明顯縮小，（用被動(dòng)避暗回避反射試驗(yàn)評(píng)價(jià)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力,潛伏期(STL)越長,學(xué)習(xí)記憶能力越強(qiáng)）。結(jié)果顯示對學(xué)習(xí)記憶造成損害。182、丙泊酚丙泊酚麻醉損傷成年再生海馬神經(jīng)元存活和成熟發(fā)表在Anesthesiology， March，2013192、丙泊酚研究人員對8-10周的小鼠腹腔注射丙泊酚麻醉6h，通過免疫熒光比對海馬區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞長樹突的數(shù)量。結(jié)果證實(shí)：丙泊酚降低海馬再生神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量，并且影響再生神經(jīng)細(xì)胞樹突結(jié)構(gòu)的發(fā)育成熟！樹突長度樹突長度203、吸入麻醉劑 臨床上適合兒童，但研究結(jié)論爭議最大！等效麻醉劑濃度地氟醚、異氟醚或七氟醚對新生小鼠神經(jīng)

10、細(xì)胞凋亡的對比發(fā)表在Anesthesiology， March，2011213、吸入麻醉劑該研究通過對7日齡小鼠暴露于等效劑量的0.550.6MAC地氟醚、異氟醚、七氟醚 6h，麻醉后通過免疫熒光和比色測定Caspase 3表達(dá)量化神經(jīng)元凋亡。結(jié)果：同等劑量的3種藥物所導(dǎo)致的神經(jīng)毒性相近，并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這說明吸入麻醉藥的神經(jīng)發(fā)育毒性并無特異性。223、吸入麻醉劑麻醉誘導(dǎo)在發(fā)育中的小鼠腦與認(rèn)知功能障礙發(fā)表在Anesthesiology， March，2013233、吸入麻醉劑該研究通過誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生情況判斷吸入麻醉劑影響認(rèn)知損害程度。研究者采用幼鼠（6日齡）和成年鼠（60日齡）在吸入麻醉藥

11、中暴露：3%七氟醚 2h 僅一天、持續(xù)3天，9%地氟醚2h 僅一天、持續(xù)3天。檢測小鼠腦組織促炎癥因子 IL-6、TNF-水平結(jié)果顯示： 3%七氟醚麻醉3天、每天2小時(shí)組的6日齡小鼠出現(xiàn)明顯認(rèn)知損害和神經(jīng)炎性反應(yīng)，而其它組的幼鼠和成年鼠均未發(fā)生上述現(xiàn)象。結(jié)論：麻醉藥引起的認(rèn)知損害取決于腦發(fā)育階段、麻醉藥種類、暴露次數(shù)、暴露時(shí)間！24二、全麻藥對發(fā)育期神經(jīng)系統(tǒng)毒性的可能機(jī)理 全麻藥物通過對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制作用影響神經(jīng)突觸傳遞，產(chǎn)生麻醉效應(yīng)，其中涉及NMDA受體（ N-甲基-D-天冬氨酸受體）抑制作用和GABA受體（-氨基丁酸受體）激動(dòng)作用在突觸形成期未成熟的神經(jīng)元及神經(jīng)環(huán)路對外部刺激特別敏感，

12、在神經(jīng)發(fā)育的高峰期激活GABA受體，將增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)Cl- 轉(zhuǎn)運(yùn)功能，產(chǎn)生細(xì)胞超極化，使未成熟神經(jīng)元在出現(xiàn)過度興奮現(xiàn)象，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度異常升高引起神經(jīng)毒性，造成神經(jīng)元的凋亡和損傷。25在神經(jīng)發(fā)育高峰期，使用NMDA受體抑制劑，使NMDA受體代償性表達(dá)增多，使神經(jīng)細(xì)胞對谷氨酸等興奮性氨基酸的敏感性增強(qiáng)，增強(qiáng)其毒性，導(dǎo)致Na + 、Ca2+內(nèi)流增加，影響突觸的連接和形成導(dǎo)致細(xì)胞凋亡26神經(jīng)細(xì)胞凋亡機(jī)制研究使全麻藥物神經(jīng)毒性研究的初級(jí)版本，近年來開展的神經(jīng)再生和發(fā)育機(jī)制的研究，可謂該領(lǐng)域研究的升級(jí)版。突觸樹突或突觸功能的變化可能是一種麻醉引起的神經(jīng)認(rèn)知功能障礙的另一種機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，麻醉藥物可迅

13、速引起突觸發(fā)生期小鼠大腦神經(jīng)突觸樹突密度和形態(tài)改變，從而損傷神經(jīng)元環(huán)路形成和功能。27目前有關(guān)嬰幼兒的麻醉藥物對腦發(fā)育的研究具有相當(dāng)?shù)木窒扌?，因?yàn)殡S機(jī)對照試驗(yàn)受倫理學(xué)的限制！臨床相關(guān)研究進(jìn)展228回顧性隊(duì)列研究發(fā)表在J Neurosurg Anesthesiol的麻醉和疝修補(bǔ)手術(shù)與兒童行為發(fā)育障礙的回顧性隊(duì)列研究回顧了3歲內(nèi)接受腹股溝疝修補(bǔ)術(shù)的383名兒童，手術(shù)組兒童比對照組發(fā)生行為障礙的概率高出了1 倍。29兒童暴露于麻醉后語言和認(rèn)知功能的長期差異早期兒童手術(shù)麻醉后的認(rèn)知與腦結(jié)構(gòu)30這兩篇文章分別是2012年9月和2015年6月發(fā)表在Pediatrics（兒科學(xué)）上的兩份調(diào)查研究研究發(fā)現(xiàn)幼年

14、時(shí)接受過全身麻醉手術(shù)的孩子的智商、語言理解能力和認(rèn)知能力相比沒有接受過全麻的孩子更低，而其中原因，除外麻醉藥物，手術(shù)、炎癥或者疼痛都有可能是其中元兇之一2015年的這篇文章中建議需要全身麻醉的非限期手術(shù)（就是可以推后的手術(shù)）盡量在4歲以后再做313歲以前兒童單次全麻暴露與神經(jīng)認(rèn)知結(jié)果相關(guān)性32上述研究是2016年最新發(fā)表在JAMA（美國醫(yī)學(xué)會(huì)雜志）期刊研究者們花六年時(shí)間做的配對隊(duì)列研究，選了年齡相近的113對兄弟姐妹，每對中有一名在0-3歲做過全身麻醉下的腹股溝疝修補(bǔ)手術(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：0-3歲接受過一次短時(shí)間全麻手術(shù)的患兒，智力不會(huì)受到影響。但是如果是多次或長時(shí)間接受全麻，認(rèn)知能力可能會(huì)下降?；?/p>

15、顧性隊(duì)列研究33回顧性隊(duì)列研究另一項(xiàng)發(fā)表在2009年Anesthesiology回顧性隊(duì)列研究顯示，接收2次及以上麻醉的兒童學(xué)習(xí)障礙風(fēng)險(xiǎn)增加，且該風(fēng)險(xiǎn)與麻醉次數(shù)呈正相關(guān)。早期暴露麻醉與兒童學(xué)習(xí)障礙的關(guān)系隊(duì)列研究34新近臨床研究，讓人驚喜？朋友圈里很多朋友轉(zhuǎn)載“柳葉刀：出生后60周以內(nèi)嬰兒接受全麻或局麻后兩年神經(jīng)發(fā)育無差異”。大家看到這條消息肯定是蠻驚喜的，無疑這對需要接受麻醉的幼兒和從事小兒麻醉的我們來說是個(gè)好消息。于是準(zhǔn)備下載原文學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。可是，評(píng)論似乎過了頭，有些過分夸大了，甚至誤解了該研究的主旨。35誤解1：認(rèn)為小兒接受全麻對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育是沒有影響的。誤解2：認(rèn)為七氟烷是用于小兒最好的麻

16、醉藥物。誤解3：接受麻醉不會(huì)讓小兒變傻。主要誤解36研究目的、方法來自澳大利亞、意大利、美國、英國、加拿大、荷蘭等28家醫(yī)院麻醉科。旨在觀察對較全麻和清醒局麻對于嬰幼兒神經(jīng)發(fā)育功能影響的前瞻性、隨機(jī)、對照、盲法、國際多中心臨床研究。觀察指標(biāo)是術(shù)后患兒5歲時(shí)通過韋氏學(xué)齡前和小學(xué)智力量表評(píng)價(jià)神經(jīng)功能。次要觀察指標(biāo)是2歲時(shí)通過貝利嬰幼兒智力發(fā)展量表考察患兒神經(jīng)發(fā)育功能。37研究結(jié)果2007-2013年，參與的28家醫(yī)院共有722例嬰兒募集入組，清醒局麻292例，全麻295例。兩組患兒的人口學(xué)數(shù)據(jù)、手術(shù)相關(guān)指標(biāo)無顯著差異。認(rèn)知功能組合評(píng)分（由認(rèn)知、語言、運(yùn)動(dòng)、適應(yīng)行為，社交情緒等5項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的綜合評(píng)分

17、）： 清醒局麻組：98.6（標(biāo)準(zhǔn)差14.2） 全身麻醉組：98.2（標(biāo)準(zhǔn)差14.7） （正常值100分）兩組評(píng)分等效、沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異38研究結(jié)果但是，納入患兒的手術(shù)時(shí)間均小于2小時(shí)，不能反映長時(shí)間全麻的影響！因此，本研究最后得出結(jié)論：接受小于1h手術(shù)的嬰兒接受七氟醚維持的全身麻醉對于其2歲期間神經(jīng)功能發(fā)育沒有影響。而對于5歲期間的神經(jīng)發(fā)育功能影響結(jié)果需等到2018年。39從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到臨床應(yīng)用的距離3401、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的臨床意義 全麻藥觸發(fā)嚙齒類動(dòng)物發(fā)育期大腦的神經(jīng)細(xì)胞凋亡，并致成年期的神經(jīng)功能缺陷，在人類發(fā)育期大腦全麻藥是否也能導(dǎo)致相似的神經(jīng)毒性？ 目前還沒有肯定的答案，評(píng)價(jià)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果確切

18、的臨床意義是非常困難的。 結(jié)論能否應(yīng)用？412、基礎(chǔ)與臨床的差距 首先，臨床上沒有足夠臨床資料和流行病學(xué)證據(jù)；麻醉后人腦神經(jīng)元凋亡的組織學(xué)證據(jù)也無法獲得。（受倫理學(xué)制約）目前的臨床研究未能區(qū)分手術(shù)和麻醉各自本身的影響，也不能排除需要手術(shù)的患兒原發(fā)疾病更易發(fā)生學(xué)習(xí)能力減退的可能。422、基礎(chǔ)與臨床的差距 其次，不同種系的動(dòng)物神經(jīng)元的發(fā)育活性有其特定的時(shí)間段和強(qiáng)度！嚙齒類動(dòng)物大腦快速發(fā)展階段（突觸發(fā)生階段）是從妊娠后期到出生后兩周（持續(xù)時(shí)間較短，大概只有數(shù)天到數(shù)周時(shí)間），人類這一時(shí)期是從妊娠后期3個(gè)月到出生后幾年（持續(xù)時(shí)間為數(shù)月甚至數(shù)年）。從發(fā)育的觀點(diǎn)看，嚙齒類動(dòng)物接受幾個(gè)小時(shí)的麻醉相當(dāng)于人類新生兒接受幾天甚至數(shù)周的麻醉。432、基礎(chǔ)與臨床的差距 再次，藥物作用存在種系間差異！人類小兒氯胺酮麻醉劑量約為4-6mg/kg,其亞麻醉血漿濃度為0.1-0.5g/ml 。幼齡小鼠皮下注射氯胺酮40mg/kg不足以產(chǎn)生麻醉作用，新生鼠皮下注射氯胺酮20mg/kg，其血漿濃度為6g/ml。以上資料表明，為了產(chǎn)生麻醉作用，氯胺酮在嚙齒類動(dòng)物的血藥濃度和效應(yīng)室濃度顯著高于人類。4