小兒全身麻醉與神經、智力發(fā)育的研究進展

小兒全身麻醉與神經、智力發(fā)育的研究進展新疆石河子大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院精品課件絕大多數(shù)家長的擔憂！“我的孩子打了麻藥會不會變傻？”“打麻藥對孩子的大腦有沒有影響？”精品課件主要內容基于動物實驗的研究進展1臨床相關研究進展2從動物實驗到臨床應用的距離3精品課件小兒中樞神經系統(tǒng)發(fā)育特點發(fā)育中的大腦：一個復雜的細胞加工廠神經細胞的生成、分化、轉運、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（braingrowthspurt，BGS）在嚙齒動物，BGS期則是在出生后2-3周內精品課件GABA和NMDA受體GABA受體（γ-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是中樞神經系統(tǒng)里的一種主要遞質，GABA受體被激活后，可以選擇性的讓Cl-通過，引起神經元的超極化。這種超極化引起了神經信號傳遞抑制。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亞型，在神經系統(tǒng)發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，如調節(jié)神經元的存活，調節(jié)神經元的樹突、軸突結構發(fā)育及參與突觸可塑性的形成等。且對神經元回路的形成亦起著關鍵的作用，NMDA受體是學習和記憶過程中一類至關重要的受體。精品課件小兒麻醉麻醉選擇：全麻或鎮(zhèn)靜為首選！研究者們努力探尋的課題！對神經發(fā)育、學習、記憶有什么作用？機制如何？傳統(tǒng)觀點：全麻藥物對中樞神經系統(tǒng)產生非特異的可逆作用，中樞神經系統(tǒng)的功能在麻醉后即可恢復到麻醉前狀態(tài)而無毒副作用。精品課件基于動物實驗的基礎研究1大量動物實驗證明：全麻藥物可誘發(fā)神經細胞凋亡，最終導致神經系統(tǒng)功能損害！精品課件1、氯胺酮☆廣泛應用于小兒全身麻醉、也是術前用藥的良好選擇！將小鼠暴露于氯胺酮20-40mg/kg5個小時以上結果發(fā)現(xiàn)可引起發(fā)育期幼年動物大腦皮質和海馬廣泛神經元退行性變！1999年發(fā)表在SCIENCE雜志上的一篇論文引起廣泛關注：《NMDA受體阻滯劑與發(fā)育中的腦細胞凋亡》精品課件1、氯胺酮上述研究引起美國藥物評價與研究中心、美國國家毒理學研究中心的高度重視！并驗證以上結果，發(fā)表在TOXICOLOGICALSCIENCES《氯胺酮的神經發(fā)育毒性：細胞凋亡神經元的形態(tài)學確認、多重熒光標記》精品課件1、氯胺酮方法：對照組：反復接受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20mg/kg。“高單組”（單次高劑量注射）：接受六次鹽水，單次劑量20mg/kg氯胺酮最后一次注射。重復注射之間的時間間隔為90分鐘。檢測神經元凋亡水平及Caspase-3的活性，caspase-3為細胞凋亡過程中的關鍵的執(zhí)行分子，它在凋亡信號傳導的許多途徑中發(fā)揮功能驗證結果，發(fā)現(xiàn)：反復給予低劑量氯胺酮（＜10mg/kg）或高劑量（20mg/kg）均引起大腦皮質神經元凋亡！單劑量氯胺酮20mg/kg在不影響神經元凋亡發(fā)生精品課件1、氯胺酮近年來，研究進一步闡明氯胺酮的神經毒性機制：2010年發(fā)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譜分析》精品課件1、氯胺酮·在這項研究中，給予出生后7天的大鼠反復注射氯胺酮20mg/kg?！Υ竽X額葉皮層區(qū)域做了差異表達基因的檢測。發(fā)現(xiàn)與細胞死亡、分化和受體活性有關?！CR證實NMDA受體亞基的表達明顯上調。上調NMDA受體mRNA的信號用原位雜交進一步證實?！み@些結果解釋：反復氯胺酮暴露下引起內源性谷氨酸NMDA受體上調和遲發(fā)型谷氨酸能系統(tǒng)的過度興奮，引發(fā)增強發(fā)育中神經元的凋亡。精品課件1、氯胺酮2012年《Anesthesiology》雜志發(fā)表的一項研究《氯胺酮對胎兒和新生兒的恒河猴腦神經元凋亡》精品課件1、氯胺酮該研究為了進一步闡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85mg/kg/h共輸注5h。新生獼猴：出生后6天，注射氯胺酮20mg/kg，隨后持續(xù)輸注20–50mg/kg/h共5h。檢測胎兒或新生兒的大腦3h后凋亡細胞的組織學證據(jù)。自身對照：在氯胺酮暴露胎兒期的大腦與對照組相比，凋亡細胞數(shù)增加4.9倍。氯胺酮誘導的神經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暴露時間即可在該兩個時期的腦產生明顯的神經凋亡，且胎兒的神經元損失比新生兒期更為明顯！精品課件1、氯胺酮Viberg等學者發(fā)表在Toxicology《毒理學》《氯胺酮導致新生兒的神經生長和突觸形成生化基質的變化，并不可逆改變成年期行為功能》證實氯胺酮是腦發(fā)育期的神經毒性可影響腦發(fā)育相關蛋白形成，并誘發(fā)成年期行為功能減退！精品課件1、氯胺酮在本研究中，給予10日齡小鼠注射氯胺酮5–25mg/kg，24小時后對大腦進行鈣調蛋白依賴的蛋白激酶II（CaMKII）和生長相關蛋白（GAP-43）測定，結果發(fā)現(xiàn)：CaMKII和GAP-43在海馬區(qū)表達顯著增加！在2個月和4個月的成年動物進行行為學測定，出現(xiàn)自發(fā)行為障礙，且與相應蛋白表達成顯著負相關性！精品課件2、丙泊酚☆目前應用最廣，但存在爭議！兩項發(fā)表在《Anesthesiology》的研究均顯示丙泊酚對學習記憶造成損害《一個常規(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系》精品課件2、丙泊酚☆實驗中給予大鼠9mg/kg的丙泊酚腹腔注射，并對其進行暗室電刺激等造成不良記憶，隨后進行測定對不良記憶的逃逸反應，結果顯示其不良記憶有缺失的表現(xiàn)?！盍硪豁棇嶒瀸⒋笫蟾骨蛔⑸浔捶?mg/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檢測系統(tǒng)檢測組織內的的多巴胺、5-HT(5-羥色胺)、5-HIAA（5-羥吲哚乙酸）等濃度。結果發(fā)現(xiàn)，異丙酚可以促進腦內5-HT(5-羥色胺)、5-HIAA(5-羥吲哚乙酸)釋放，同時在穿梭被動回避實驗中，發(fā)現(xiàn)丙泊酚麻醉的大鼠，潛伏期指標明顯縮小，（用被動避暗回避反射試驗評價大鼠學習記憶能力,潛伏期(STL)越長,學習記憶能力越強）。結果顯示對學習記憶造成損害。精品課件2、丙泊酚《丙泊酚麻醉損傷成年再生海馬神經元存活和成熟》發(fā)表在Anesthesiology，March，2013精品課件2、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)域神經細胞長樹突的數(shù)量。結果證實：丙泊酚降低海馬再生神經細胞的數(shù)量，并且影響再生神經細胞樹突結構的發(fā)育成熟！樹突長度樹突長度精品課件3、吸入麻醉劑☆臨床上適合兒童，但研究結論爭議最大！《等效麻醉劑濃度地氟醚、異氟醚或七氟醚對新生小鼠神經細胞凋亡的對比》發(fā)表在Anesthesiology，March，2011精品課件3、吸入麻醉劑該研究通過對7日齡小鼠暴露于等效劑量的0.55–0.6MAC地氟醚、異氟醚、七氟醚

6h，麻醉后通過免疫熒光和比色測定Caspase3表達量化神經元凋亡。結果：同等劑量的3種藥物所導致的神經毒性相近，并無統(tǒng)計學差異，這說明吸入麻醉藥的神經發(fā)育毒性并無特異性。精品課件3、吸入麻醉劑《麻醉誘導在發(fā)育中的小鼠腦與認知功能障礙》發(fā)表在Anesthesiology，March，2013精品課件3、吸入麻醉劑該研究通過誘導炎癥反應的發(fā)生情況判斷吸入麻醉劑影響認知損害程度。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-α水平結果顯示：3%七氟醚麻醉3天、每天2小時組的6日齡小鼠出現(xiàn)明顯認知損害和神經炎性反應，而其它組的幼鼠和成年鼠均未發(fā)生上述現(xiàn)象。結論：麻醉藥引起的認知損害取決于腦發(fā)育階段、麻醉藥種類、暴露次數(shù)、暴露時間！精品課件二、全麻藥對發(fā)育期神經系統(tǒng)毒性的可能機理全麻藥物通過對中樞神經系統(tǒng)的抑制作用影響神經突觸傳遞，產生麻醉效應，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（γ-氨基丁酸受體）激動作用在突觸形成期未成熟的神經元及神經環(huán)路對外部刺激特別敏感，在神經發(fā)育的高峰期激活GABA受體，將增強細胞內Cl-轉運功能，產生細胞超極化，使未成熟神經元在出現(xiàn)過度興奮現(xiàn)象，導致細胞內Ca2+濃度異常升高引起神經毒性，造成神經元的凋亡和損傷。精品課件在神經發(fā)育高峰期，使用NMDA受體抑制劑，使NMDA受體代償性表達增多，使神經細胞對谷氨酸等興奮性氨基酸的敏感性增強，增強其毒性，導致Na+、Ca2+內流增加，影響突觸的連接和形成導致細胞凋亡精品課件神經細胞凋亡機制研究使全麻藥物神經毒性研究的初級版本，近年來開展的神經再生和發(fā)育機制的研究，可謂該領域研究的升級版。突觸樹突或突觸功能的變化可能是一種麻醉引起的神經認知功能障礙的另一種機制。研究發(fā)現(xiàn)，麻醉藥物可迅速引起突觸發(fā)生期小鼠大腦神經突觸樹突密度和形態(tài)改變，從而損傷神經元環(huán)路形成和功能。精品課件目前有關嬰幼兒的麻醉藥物對腦發(fā)育的研究具有相當?shù)木窒扌?，因為隨機對照試驗受倫理學的限制！臨床相關研究進展2精品課件回顧性隊列研究發(fā)表在JNeurosurgAnesthesiol的《麻醉和疝修補手術與兒童行為發(fā)育障礙的回顧性隊列研究》回顧了3歲內接受腹股溝疝修補術的383名兒童，手術組兒童比對照組發(fā)生行為障礙的概率高出了1倍。精品課件《兒童暴露于麻醉后語言和認知功能的長期差異》《早期兒童手術麻醉后的認知與腦結構》精品課件這兩篇文章分別是2012年9月和2015年6月發(fā)表在Pediatrics（兒科學）上的兩份調查研究研究發(fā)現(xiàn)幼年時接受過全身麻醉手術的孩子的智商、語言理解能力和認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、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（就是可以推后的手術）盡量在4歲以后再做精品課件《3歲以前兒童單次全麻暴露與神經認知結果相關性》精品課件上述研究是2016年最新發(fā)表在JAMA（美國醫(yī)學會雜志）期刊研究者們花六年時間做的配對隊列研究，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手術。結果發(fā)現(xiàn)：0-3歲接受過一次短時間全麻手術的患兒，智力不會受到影響。但是如果是多次或長時間接受全麻，認知能力可能會下降。回顧性隊列研究精品課件回顧性隊列研究另一項發(fā)表在2009年Anesthesiology回顧性隊列研究顯示，接收2次及以上麻醉的兒童學習障礙風險增加，且該風險與麻醉次數(shù)呈正相關。早期暴露麻醉與兒童學習障礙的關系隊列研究精品課件新近臨床研究，讓人驚喜？朋友圈里很多朋友轉載“柳葉刀：出生后60周以內嬰兒接受全麻或局麻后兩年神經發(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好消息。于是準備下載原文學習學習?？墒牵u論似乎過了頭，有些過分夸大了，甚至誤解了該研究的主旨。精品課件誤解1：認為小兒接受全麻對神經系統(tǒng)發(fā)育是沒有影響的。誤解2：認為七氟烷是用于小兒最好的麻醉藥物。誤解3：接受麻醉不會讓小兒變傻。主要誤解精品課件研究目的、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發(fā)育功能影響的前瞻性、隨機、對照、盲法、國際多中心臨床研究。觀察指標是術后患兒5歲時通過韋氏學齡前和小學智力量表評價神經功能。次要觀察指標是2歲時通過貝利嬰幼兒智力發(fā)展量表考察患兒神經發(fā)育功能。精品課件研究結果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。兩組患兒的人口學數(shù)據(jù)、手術相關指標無顯著差異。認知功能組合評分（由認知、語言、運動、適應行為，社交情緒等5項指標構成的綜合評分）：清醒局麻組：98.6（標準差14.2）全身麻醉組：98.2（標準差14.7）（正常值100分）兩組評分等效、沒有統(tǒng)計學差異精品課件研究結果但是，納入患兒的手術時間均小于2小時，不能反映長時間全麻的影響！因此，本研究最后得出結論：接受小于1h手術的嬰兒接受七氟醚維持的全身麻醉對于其2歲期間神經功能發(fā)育沒有影響。而對于5歲期間的神經發(fā)育功能影響結果需等到2018年。精品課件從動物實驗到臨床應用的距離3精品課件1、動物實驗結果的臨床意義

全麻藥觸發(fā)嚙齒類動物發(fā)育期大腦的神經細胞凋亡，并致成年期的神經功能缺陷，在人類發(fā)育期大腦全麻藥是否也能導致相似的神經毒性？目前還沒有肯定的答案，評價動物實驗結果確切的臨床意義是非常困難的。結論能否應用？精品課件2、基礎與臨床的差距

首先，臨床上沒有足夠臨床資料和流行病學證據(jù)；麻醉后人腦神經元凋亡的組織學證據(jù)也無法獲得。（受倫理學制約）目前的臨床研究未能區(qū)分手術和麻醉各自本身的影響，也不能排除需要手術的患兒原發(fā)疾病更易發(fā)生學習能力減退的可能。精品課件2、基礎與臨床的差距

其次，不同種系的動物神經元的發(fā)育活性有