Sen, Sedacja, anestezja – jak to się dzieje?
description
Transcript of Sen, Sedacja, anestezja – jak to się dzieje?
SEN, SEDACJA, ANESTEZJA – JAK TO SIĘ DZIEJE?
Dr n. med. Rafał Gendek
Znieczulenie ogólne
16 październik 1847, Boston, William Morton przeprowadza pierwsze, publiczne znieczulenie ogólne przy użyciu eteru dietylowego.
Znieczulenie ogólne
sen (utrata przytomności)
niepamięć (amnezja)
brak reakcji ruchowej na nocypepcję (immobilizacja)
zniesienie odruchów wegetatywnych
zwiotczenie mięśni poprzecznie prążkowanych
Zapalenie mózgu von Economo (encephalitis letargica)
Zapalenie mózgu von Economo (encephalitis letargica)
ARAS – ascending reticular activating system
Moruzzi G, Magoun HW: Brain stem reticular formation and activation of the EEG. Electroencephalog Clin Neurophysiol. 1949 nov;1(4):455-73
Regulacja snu u ludzi obejmuje trzy oddzielne, jednak silnie oddziałujące na siebie systemy funkcjonalne:
1. system homeostatyczny2. system cyklu faz NREM - REM3. system cyklu sen-czuwanie
Homeostatyczna regulacja snu
System cyklu faz NREM-REM
NREM (non-rapid eye movement) : REM (rapid eye movement) 4:1, oraz 4-5 cykli w trakcie snu( cykl około 90 min).
REM-w EEG czynność o dużej częstotliwości i małej amplitudzie (bardzo podobna do EEG w stanie czuwania!)
REM – mózgowy przepływ krwi i mózgowe zużycie glukozy podobne jak w stanie czuwania!
Ośrodki aktywne w cyklu sen-czuwanie
BF (basal forebrain) – przodomózgowie podstawneVLPO (ventrolateral preoptic area) – brzuszno-boczne jądro przedwzrokowe PLH (posterior lateral hypothalamus) – tylno-boczna część podwzgórzaTMN (tuberomammillary nucleus) – jądro guzowo-suteczkoweLC (locus coeruleus) – miejsce sinawePRF (pontine reticular formation) – twór siatkowaty mostuDR (dorsal raphe nucleus) – jądra szwu (grzbietowe)LDT-PPT (laterodorsal and pedunculopontine tegmental nucleus) – jądra grzbietowo-boczne i konarowo-mostowe nakrywkiSN (substantia nigra) – istota czarna
1. hypothalamus + secretin = HIPOKRETYNY (grupa badaczy pod kier. Sutcliff´a)
2. gr. orexis - apetyt= OREXYNY (grupa badaczy pod kier. Yanagisawy)
System cyklu faz NREM-REM
Rycina: Rosenwasser AM: Functional neuroanatomy of sleep and circadian rhythms. Brain Res Rev. 2009 Oct 61(2):281-306.
Sen - anestezja (…to samo?)
Sen - anestezja (…to samo?)
Rycina: Vanini G,Baghdoyan HA,Lydic R: Relevence of sleep neurobiology for cognitive neuroscience and anesthesiology, w ks. pod red. Mashour GA: Consciousness, Awereness, and Anesthesia. Cambridge University Press, Nowy York 2010,1-23.
Sen - anestezja (…to samo?)
Rycina: Vanini G,Baghdoyan HA,Lydic R: Relevence of sleep neurobiology for cognitive neuroscience and anesthesiology, w ks. pod red. Mashour GA: Consciousness, Awereness, and Anesthesia. Cambridge University Press, Nowy York 2010,1-23.
PHA-posterior hypothalamic area, LC- locus coeruleus, PRF- pontine reticular formation, BF- basal forebrain
Sen - anestezja (…to samo?)
sen anestezja
generowany i podtrzymywany wewnętrznie
indukowany lekami
kontrola homeostatyczna i cykliczna
bez kontroli homeostatycznej i cyklicznej
wpływ stresu, leków, otoczenia, bólu, patologii na początek i długość
początek i długość zależne wyłącznie od dawki leku
fazy NREM - REM bez faz NREM - REM*
istotna rola w procesach uczenia i pamięci
amnezja i pogorszenie funkcji kognitywnych
powrót do naturalnego poziomu czuwania w minutach
powrót do naturalnego poziomu czuwania w godzinach (dniach)
bez działań niepożądanych często poanestetyczne nudności i wymioty
nasilenie przemian metabolicznych niskie w fazie NREM, znaczne w fazie REM
znaczne obniżenie wielkości przemian metabolicznych
MECHANIZMY FUNKCJONOWANIA MÓZGU ODPOWIADAJĄCE ZA ŚWIADOMOŚĆ POZOSTAJĄ JEDNĄ Z NAJWIĘKSZYCH ZAGADEK NAUKI
Aktualnie większość uznanych autorytetów zajmujących się badaniem świadomości wyróżnia trzy regiony ośrodkowego układu nerwowego: ARAS, wzgórze, kora mózgowa
Rycina: Koch C.: The Quest for Consciousness: A Neurobiological Approach. Denver: Roberts, 2004.
Czasopismo „Nature” umieściło pytanie: „co to jest świadomość?” wśród 25 najważniejszych pytań ludzkości pozostających bez odpowiedzi!
Francis C. Crick i Christof Koch
NCC- Neuronal Correlates of
Consciousness
Rycina: Koch C.: The Quest for Consciousness: A Neurobiological Approach. Denver: Roberts, 2004.
Neuronalny korelat świadomości to najmniejszy (minimalny) system neuronów, którego aktywność jest wystarczająca dla jej pojawienia się.
CHRISTOF KOCH: Przy każdym świadomym doznaniu konkretny zespół neuronów w określonych okolicach mózgu wyładowuje się w specyficzny sposób.
SUSAN GREENFIELD: Przy każdym świadomym doznaniu neurony rozproszone w całym mózgu synchronizują aktywność, tworząc skoordynowane zespoły, które następnie się rozpadają.
CHRISTOF KOCH: Anestetyki nasilają hamowanie lub redukują pobudzenie synaptyczne w wielu obszarach mózgu. Nie znoszą całkowicie aktywności neuronów, ale znacznie upośledzają zdolność do formowania stabilnych koalicji. Kiedy neurony łączące tylne i przednie obszary kory mózgu nie mogą się zsynchronizować, nie ma mowy o świadomości.
SUSAN GREENFIELD: Anestetyki nie wyłączają jednego, konkretnego obszaru mózgu, obniżają natomiast aktywność wielu jego okolic. Osiągają ten efekt, modulując zespoły neuronalne, które są esencją holistycznego mózgu. Zmniejszając rozmiar zespołów neuronalnych, obniżają poziom świadomości aż do jej całkowitej utraty.
UCZENIE – proces nabywania nowych informacji, umiejętności czy przemyśleń, które są dodawane do lub modyfikują już istniejące.
PAMIĘĆ - zdolność do zachowywania , przywracania i rozpoznawania różnych wrażeń oraz doświadczeń.
Schematyczny przegląd różnych systemów pamięci
Rycina: Perouansky M, Pearce RA: How we recall ( or don’t ): the hippocampal memory machine and anesthetic amnesia. Can J Anesth. 2011;58:157-166.
Formacja hipokampa (ang. hippocampal formation) obejmuje hipokamp właściwy, zakręt zębaty, korę śródwęchową.
„magazyny” pamięci długotrwałej:kora okolicy czołowej, przedczołowej, skroniowej, zakręt obręczy
Inne okolice mózgowia zaangażowane w tworzenie pamięci (implicit memory):
prążkowiemóżdżekśródmózgowieciało migdałowate
…ale jak one działają?!
Hans Horst Meyer (1853-1939)
Charles Ernest Overton (1865-1933)
Rycina: Franks NP: Molecular targets underlying general anaesthesia. British Journal of pharmacology (2006) 147,72-81.
REGUŁA MEYERA- OVERTONE ’A
W latach czterdziestych ubiegłego wieku Frank Johnson i wsp . wykazali, iż wysokie ciśnienie odwraca działanie anestetyków na modelu bakterii luminescencyjnych. W kolejnych latach ten fenomen został potwierdzony na przykładzie kijanek, traszek i myszy.Bakterie luminescencyjne
Miller KW, Paton WDM, Smith RA, Smith EB:The Pressure Reversal of General Anesthesia and the Critical Volume Hypothesis Mol Pharmacol 1973 Mar; 9(2):131-43.
Odstępstwa od reguły Meyera – Overton’ a
Cut-off effect – homologiczne serie anestetyków (n-alkohole i n-alkeny) wykazują wzrost siły w miarę dodawania kolejnych grup metylowych (CH2), aż do momentu (cut-off), w którym dołożenie kolejnej grupy eliminuje całkowicie efekt anestetyczny
Odstępstwa od reguły Meyera – Overton’ a
Efekty chirurgicznych stężeń enfluranu, chloroformu, etylu dietylowego na błonę komórkową mogą być naśladowane przez małe zmiany
temperatury, bez efektu anestetycznego
Odstępstwa od reguły Meyera – Overton’ a
Odstępstwa od reguły Meyera – Overton’ a
nonimmobilizers
Świetliki z rodzaju Photinus
lucyferyna
Franks NP, Lieb WR: Do general anaesthetics act by competitive binding to specific receptors? Nature. 1984 Aug 16-22;310(5978):599-601.
TEORIA BIAŁKOWA
LUCYFERAZAREGUŁA MEYERA-OVERTONA
tłuszcz białkoRyciny: Franks NP: Molecular targets underlying general anaesthesia. British Journal of pharmacology (2006) 147,72-81.
… ale genom ludzki zawiera sekwencje kodujące dla 20-21 tysięcy białek!
1. Anestetyki muszą wywierać odwracalny efekt w miejscu docelowym w istotnych klinicznie stężeniach
2. Miejsce docelowe musi być usytuowane w prawdopodobnych anatomicznie lokalizacjach, warunkujących specyficzne efekty działania anestetyków
3. Stereoselektywneość anestetyków in vivo powinna być również obserwowana w warunkach in vitro
4. Miejsce docelowe działania anestetyków powinno być niewrażliwe na działania nonimmobilizerów
Klasyfikacja anestetyków w oparciu o cechy kliniczne i cele molekularne
Grupa 1 Grupa 2 Grupa 3
anestetyk etomidat, propofol, tiopental, benzodwuazepiny
podtlenek azotu, ketamina, ksenon
halotan, izofluran, sewofluran, desfluran
cechy kliniczne silne działanie hypnotyczne i amnestyczne; słaby „immobilizer”; zwolnienie fal w EEG
słabe działanie hypnotyczne, słaby „immobilizer”, silne działanie analgetyczne, brak zwolnienia fal w EEG
silne działanie hypnotyczne, amnestyczne, „immobilizujące”, zwolnienie fal w EEG
MAC-immob. / MAC-awake
4 (propofol) 1,5 (podtlenek azotu), 2 (Xe)
2 (halotan)-3 (sewofluran)
cele molekularne GABAA
(podjednostki β3 i β2)
NMDA, AMPA, nAChR, 2-pore K kanały
GABAA , receptory glicynowe, NMDA, AMPA, nAChR, 2-pore K kanałySolt K, Forman SA: Correlating the clinical actions and molecular mechanisms of general anesthetics.
Current Opinion in Anaestesiology, 2007,20:300-6.
GABAa receptor
Ryciny: Mokrab Y, Bavro VN, Mizuguchi K, Martin IL, Todorov NP., Dunn SMJ: Exploring ligand recognition and ion flow in comparative models of the human GABA type A receptor. J Mol Graph Model . 2007 ;26:760-774.
Zbudowany z pięciu podjednostek:α (1-6),β(1-3), γ(1-3),ρ,δ,ε,θ,π.Pomiędzy nimi kanał jonowy (Cl)Najczęstszy typ (około 30% GABAa): 2 α1 2 β2 γ2
Receptory GABAa zawierające podjednostki β2 i β3 są wrażliwe na działanie propofolu i etomidatu, natomiast zawierające podjednostkę β1 są tej wrażliwości pozbawione!!!
GABAa receptor
W klinicznie istotnych stężeniach do uzyskania działania leków anestetycznych niezbędna obecność GABA! Dopiero w stężeniach przekraczających stężenia kliniczne wywierają bezpośredni efekt.
utrata wrażliwości (co najmniej 4-krotna) na działanie hypnotyczne propofolu, jak również etomidatu oraz zachowana reakcja ruchowa na bodziec nocyceptywny. (wniosek: podjednostka beta 3 receptora GABAa, jest niezbędna do działania hypnotycznego i immobilizujacego etomidatu i propofolu)
paCO2 niższe, paO2 wyższe, pH wyższe. (wniosek: podjednostka beta 3 receptora GABAa bierze udział w wywoływaniu depresji oddechowej przez etomidat i propofol)
zredukowana wrażliwość na działanie hypnotyczne propofolu i etomidatu, a przy niższych stężeniach (subanestetycznych) tych anestetyków znacznie mniejszy efekt sedacyjny.
pozasynaptyczne receptory GABA
glutaminian, asparginian
Zbudowany z czterech podjednostek: GluN1 [NR1](A-H), GluN2 [NR2](A-D), GluN3 [NR3](A-B).Pomiędzy nimi kanał jonowy (Ca, Na, K)
KetaminaPodtlenek azotu
osłabiony efekt hypnotyczny
Alkire MT, Hudetz AG, Tononi G: Consciousness and Anesthesia. Science. 2008 Nov 7; 322(5903): 876-880
PROPOFOL
etomidat
etomidat
Rycina własna za: Schneider Gerhard, Department of Anesthesiology, Technnische Universität München, Germany
Dziękuję za uwagę