关键词： 异氟烷；二异丙酚；低温；低氧；海马；谷氨酸

摘要 目的：比较亚低温、异丙酚与异氟烷对缺氧大鼠海马脑片兴奋性氨基酸释放的影响。方法：采用分离孵育的大鼠海马脑片，以化学性方法(100μM kCN)造成缺氧，采用荧光检测仪连续测定脑片中谷氨酸的释放含量，观察28℃，31℃与37℃温度下的释放量以及分别应用1MAC异氟烷与200μM异丙酚后谷氨酸释放量的变化。结果：28℃与31℃的亚低温较37℃均有效减少了海马脑片谷氨酸的释放(P＜0.01)，异氟烷可减少37℃下脑片谷氨酸的释放量(27.8%，P＜0.01)，但在28℃下则无此作用，且异氟烷组与31℃对谷氨酸的减少幅度相近。异丙酚对大鼠海马脑片谷氨酸的释放无明显影响。结论：亚低温与异氟烷的脑保护作用与减少海马兴奋性氨基酸的释放有关。

Effects of isoflurane，propofol and mild hypothermia on glutamate releases evoked by chemical anoxia in hippocampus brain slices of rats Shao xinli，Wang Enzhen，Wang zhongcheng，et al．Beijing neurosurgical Institute，Chinese Academy of medical Science，Beijing 100050

Abstract Objective：To determine whether mild hypothermia，isoflurane and propofol reduce gultamate release in rat hippocampus brain slices after hypoxia.Method：Brain slices preparations were separated and incubated from rat hippocampus．Glutamate released from rat brain slices during chemical anoxia（100μM kCN）were measured with a fluorescence assay，at 28℃，31℃and37℃ after anoxia and after administration of 1 MAC of isoflurane and 200 μm propofol respectively．Result：Glutamate release was significantly reduced at 28℃ or31℃ compare with that at 37℃（P＜0．01）．Isoflurane reduced glutamate release at 37℃（27．8％，P＜0．01），but did not at 28℃．The reduction in glutamate release at 31℃ hypothermia was similar to that with isoflurane．Propofol has no effect on the glutamate release．Conclusion：Mild hypothermia（31℃）and isoflurane protect brain through decreasing glutamate release from hippocampus

Key words Isoflurane Propofol Hypothermia Anoxia hippocampus Glutamate

关于低温对缺血/氧大脑神经元保护作用的问题多年来一直为人们所关注，研究证实，低温可通过降低脑氧耗与能耗而发挥脑保护作用。然而，亦有研究表明^〔1，2〕，低温的保护作用并非完全在于降低耗氧对神经元兴奋性氨基酸的抑制释放作用可能是其更深的作用机制。另外，研究表明^〔3，4〕，麻醉药亦可通过降低脑代谢率而发挥类似低温的脑保护作用，其是否也能通过抑制缺血/氧神经元内兴奋性递质的释放发挥作用值得深入研究。基于此，本研究采用脑片研究的方法，观察亚低温与目前临床常用的异丙酚与异氟烷两种麻醉药对缺氧大鼠海马脑片L-谷氨酸的作用，以揭示其脑保护作用的机制。

材料与方法

选择SD成年大鼠25只，腹腔注射10%水合氯醛麻醉，快速断头并迅速分离全脑，浸于预冷至4℃的人工脑脊液(aCSF)中，aCSF临用前配制，配方(mmol/L)为：NaCl116，NaHCO_３ 25，KCl 5．4，CaCl_２ 1．8，MgCl_２0．9，NaH_２PO_４ 0．9，葡萄糖10，pH7.40。aCSF内充以95%O_２-5%CO_２混合气。洗去脑表面的血污，用振动切片机切取厚约350μm的大鼠海马脑片，切下的脑片置于含aCSF的小瓶内，在25℃室温下持续通以O_２／CO_２混合气，30分钟后更换液体^〔5〕。

本研究共分为28℃组(n＝15，n为脑片数，下同)，31℃组(n＝18)，37℃组(n＝20)，异丙酚组(n＝17)，异氟烷组(n＝17)。为减少脑片间的差异，我们将同一动物的脑片分为三部分进行实验，一份加KCN(100μm)造成化学性缺氧^〔6〕，另二份则分别加入KCN与异丙酚和异氟烷。测定缺氧海马脑片在上述几个温度下以及37℃下加入异丙酚与异氟烷后的谷氨酸释放量。采用荧光分析仪(Hitachi，日本)通过测定生化反应后还原型辅酶I含量来反应谷氨酸的释放量。

关于加入麻醉药浓度参照Franks与Liebs公式，用Bickler等的方法进行校正^〔7〕，简言之，向杯内加入200μm的异丙酚与76μl的异氟烷液体即相当于临床机体血中异丙酚浓度的上限与1MAC的浓度。

全部数据以±s表示，采用配对t检验，P＜0.05为差异有显著性意义。

结 果

1.温度对大鼠正常以及缺氧海马脑片谷氨酸含量的影响37℃温度下，海马脑片的谷氨酸释放量为1.5±0.9pmol*mg^－1s^－1，随着温度的下降，谷氨酸释放逐渐减少(31℃为0.21±0.7pmol*mg^－1*s^－1，28℃为0.019±0.5pmol*mg^－1*s^－1)。在缺O_２(100μMKCN)的脑片中，谷氨酸的释放显著增多(14.5±5.7pmol*mg^－1*s^－1)，但随着温度下降，脑片谷氨酸含量的水平也明显下降，31℃与28℃组较37℃分别下降20.7%与28.5(P＜0.01)。

2.异氟烷与异丙酚对缺氧大鼠海马脑片谷氨酸含量的影响1MAC的异氟烷在37℃下引起了脑片谷氨酸的轻度增加(3.7±1.2：1.5±0.9pmol*mg^－1*s^－1，P＜0.05)；200μM的异丙酚对脑片谷氨酸无明显影响。在对缺氧后的大鼠海马脑片分别加入1MAC的异氟烷与200μM的异丙酚后可见，异氟烷组谷氨酸含量有所下降，下降幅度约17.8%(P＜0.05)，且与31℃组对脑片谷氨酸的减少幅度相近(11.3±4.6：10.2±3.1pmol*mg^－1*s^－1)；而异丙酚组谷氨酸的释放量仍无明显变化。

讨 论

L-谷氨酸是神经元内主要的兴奋性递质，在缺血/氧脑损伤的病理生理机制中具重要作用。离体研究表明，将神经元暴露于超过正常水平100倍的谷氨酸内5分钟即可引起神经元的不可逆死亡，说明谷氨酸是一种神经毒性物质，过多释放将引起细胞损伤甚至死亡^〔8〕。关于谷氨酸引起细胞损伤的机制，目前认为其可使细胞膜通透性增加，从而引起神经元的急性肿胀，另外，突触前谷氨酸的释放增多或再摄减少可导致突触后的EAAS受体过度激活，通过NMDA受体门控的Ca^2＋通道促使Ca^2＋病理性内流增加，引起神经细胞内Ca^2＋超载而造成细胞破坏与死亡^〔9－10〕。

本研究发现，在脑片模型上，亚低温有效抑制了缺氧后兴奋性谷氨酸的大量释放，尽管以离体的脑片来说明整体情况下的变化存在困难，本研究仍然阐明，亚低温抑制缺O_２后谷氨酸的释放可能是其确切的保护机制之一。

本研究还发现临床剂量的异氟烷有效减轻了缺氧后谷氨酸的释放，但在正常情况下异氟烷则引起脑片谷氨酸的轻微释放，出现这样的结果可能系麻醉药作用于突触从而影响突触的转运功能所致^〔13〕，另外，异丙酚对脑片谷氨酸的释放作用无影响，其保护作用可能通过其它途径，如抑制代谢而发挥。本研究表明，亚低温与异氟烷均可抑制缺O_２后大鼠海马脑片的兴奋性谷氨酸释放，但作用有限，异丙酚对谷氨酸释放无影响，有关机制尚待继续深入研究。

参 考 文 献

1 Busto R，Globus mY，Dietrich WD，et al．Effect of mild hypothermia on ischemia-induced release of neurotransmitters and free acids in rat brain．Stroke1989，20：904-910．

2 Welsh FA，Sims rE，Harris VA．Mild hypothermia prevents ischemic injury in gerbil hippocampus．J cereb Blood Flow Metab 1990，10：557-563．

3 Todd MM，Warner dS．A comfortable hypothesis reevaluated．Cerebral metablic depression and brain protection during ischemia．Anesthesiology1992，76：161-164．

4 Sano T，Drummond jC，Cole DJ．A comparison of the cerebral protective effects of etomidate，thiopental，and isoflurane in a model of forebrain ischemia in the rat．Anesth analg 1993，76：990-997．

5 Bickler PE，Buck lT，Feiner JR．Volatile and intravenous anesthetics decrease glutamate releases from cortical brain slices during anoxia．Anesthesiology 1995，83：1233．

6 Bickler PE．Cerebral anoxia tolerance in turtles：Regulation of intracellular calcium and pH．Am J Physiol1992，263：R1298-1302．

7 Fanks NP，Lieb wR．Selective actions of volatile general anaesthetics at molecular and cellurar levels．Br j Anaesth 1993，71：65-76．

8 Choi DW，Maulucci-Gedd m，Kriegstein AR．Glutamate neurotoxicity in cortical cell culture．J neurosci